一种孪生高倍聚光太阳电池组件

摘要

本发明公开了一种孪生高倍聚光太阳电池组件，包括复眼式透镜聚光器以及设置有光伏电池晶片的电路板，所述复眼式透镜聚光器包括多块平面阵列的聚光透镜，在每个聚光透镜下方对应设置有光伏电池晶片，在所述聚光透镜与光伏电池晶片之间设置有聚光球体，每个聚光透镜与其对应的聚光球体构成的结构均为轴对称结构，所述聚光球体的球心与聚光透镜的轴心均在该对称轴上。本发明通过两次聚光，减小了光程、降低了聚光组件的整体厚度，通过光线等比压缩数值求解的方式，实现了光斑能量均匀分布，规避了电池内部横向电流，提高了组件的转化效率，延缓了电池效率衰减，从而得到了一种高效的聚光组件，而且提高了系统容错能力，降低了精度要求，降低了制作成本。

主权项

一种孪生高倍聚光太阳电池组件，包括复眼式透镜聚光器以及设置有光伏电池晶片的电路板，所述复眼式透镜聚光器包括多块平面阵列的聚光透镜(1)，在每个聚光透镜(1)下方对应设置有光伏电池晶片(2)，其特征在于：在所述聚光透镜(1)与光伏电池晶片(2)之间设置有聚光球体(3)，太阳光通过平凸的聚光透镜(1)进行第一次汇聚，然后经过其下方的聚光球体(3)进行二次汇聚，最后落在光伏电池晶片(2)表面，每个聚光透镜(1)与其对应的聚光球体(3)构成的结构均为轴对称结构，所述聚光球体(3)的球心与聚光透镜(1)的轴心均在该对称轴上，且通过该对称轴的剖面满足如下方程：$(h-y)\sqrt{1-n^2\frac{{\left(\frac{\mathrm{dy}}{\mathrm{dx}}\right)}^2}{1+{\left(\frac{\mathrm{dy}}{\mathrm{dx}}\right)}^2}*\tan \left(\omega \right)}+n\sqrt{\frac{{\left(\frac{\mathrm{dy}}{\mathrm{dx}}\right)}^2}{1+{\left(\frac{\mathrm{dy}}{\mathrm{dx}}\right)}^2}}=\frac{k*(\mathrm{kr}-\mathrm{kh}+\sqrt{k^2{r}^2-h^2+2\mathrm{hr}-2\mathrm{rb}})}{k^2+1-n^2*(1+{\left(\frac{\mathrm{dy}}{\mathrm{dx}}\right)}^2)}$………①k＝tg(α)………………………………④sin(θ)＝n*sin(β)………………………⑤nsinθ'＝nsin(β'+θ')……………………⑦$\alpha =\frac{\pi }{2}-{\beta }^{\prime }$………………………………⑧其中，h为聚光透镜平面到光伏电池晶片平面的距离，r为聚光球体半径，n为材料折射率，k为光线通过透镜折射后的光线斜率，b为第一条光线折射后与y轴的交点，对于第一点而言b＝ka，a为聚光透镜的半径；α为通过聚光透镜的光线与x轴的夹角，θ为光线在聚光球体表面的入射角,β为光线通过聚光球体后的折射角，ω为光线通过聚光球体后与y轴的夹角，为聚光球体圆心同光线与聚光球体交点的连线与y轴的夹角，θ'为光线在聚光透镜表面的入射角，β'为通过聚光透镜表面的光线与y轴的夹角。