CN101425547A - 太阳能电池模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种太阳能电池模块包括一太阳能电池单元以及一均光单元。均光单元具有至少一光学元件围设形成一光入射端、一空心的光通道及一光出射端。其中，光出射端邻设于太阳能电池单元。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能的光电转换模块，特别是涉及一种太阳能电池(Solar Cell)模块。
背景技术
太阳能本身并无公害问题且能量取得容易，永不竭尽，故太阳能成为重要替代性能源之一。太阳能电池是一种能量转换的光电元件，经由太阳光照射后，把光能转换成电能。然而，由于太阳光直接照射在太阳能电池上，会形成照射面积大于太阳能电池面积、低密度及低利用率的情况，故太阳能电池需要集光单元将太阳能在有效空间内转变成为小照射面积、高密度及高利用率的光能。
请参照图1所示，传统的太阳能电池模块1包括太阳能电池单元11以及菲涅尔透镜12(concentric fresnel lens)。太阳能电池单元11设置于菲涅尔透镜12的焦距f，以接收菲涅尔透镜12所聚集的太阳光L。
然而，太阳能电池模块1的菲涅尔透镜12直接将聚焦后的太阳光L入射至太阳能电池单元11，致使太阳光L的能量过于集中，易损坏太阳能电池，且菲涅尔透镜12可能产生多个焦距，并无法将所有聚焦的太阳光L均匀入射至太阳能电池单元11，易有漏光的现象发生，影响太阳能电池模块1整体的光电效率。
另外，太阳光L的入射方向偏斜或太阳能电池模块1组装不良，皆会降低太阳光L的集光效率。
因此，如何提供一种太阳能电池模块，能够将聚焦后的太阳光均匀化再集光入射至太阳能电池单元，并减低漏光现象以提升集光效率，已成为重要课题之一。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种太阳能电池模块，能够将聚焦后的太阳光均匀化再集光入射至太阳能电池单元，并减低漏光现象以提升集光效率。
有鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种太阳能电池模块，简化模块元件的结构达到均光效用，并降低生产成本。
缘是，为达上述目的，依据本发明的一种太阳能电池模块包括一太阳能电池单元以及一均光单元。均光单元具有至少一光学元件围设形成一光入射端、一空心的光通道及一光出射端。其中，光出射端邻设于太阳能电池单元，且光出射端的面积小于光入射端的面积。
承上所述，因依据本发明的一种太阳能电池模块，通过在集光单元与太阳能电池单元之间设置具有中空光通道的均光单元，使集光后的光线能量得以均匀化，再入射至太阳能电池单元。与现有技术相比较，本发明能够将太阳光聚集再经由均光单元处理后，使光线由焦点能量分布转换为均匀能量分布，并增加聚光均匀效用，提高太阳能电池模块整体集光效率。另外，因均光单元为中空结构，能够简化模块元件的结构以降低生产成本。
附图说明
图1为一种现有太阳能电池模块的示意图；
图2为本发明实施例的一种太阳能电池模块的示意图；
图3为太阳光经过本发明均光单元前后的光能量分布图；以及
图4为本发明实施例的另一种太阳能电池模块的示意图。
主要元件符号说明
1、2、3：太阳能电池模块
11、21、31：太阳能电池单元
12、23、33：集光单元
121：菲涅尔透镜
22、32：均光单元
220、320：光学元件
221、321：光入射端
222、322：光通道
222a、322a：表面
223、323：光出射端
A1、A2、B1、B2：面积
f：焦距
L：太阳光
具体实施方式
以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的一种太阳能电池模块，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。
请参照图2所示，本发明较佳实施例的一种太阳能电池模块2包括一太阳能电池单元21以及一均光单元22。太阳能电池单元21具有至少一太阳能电池元件，其型式上可为基板式或薄膜式，且其材料可例如由III-V族的砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、磷化镓铟(InGaP)或II-VI族的碲化镉(CdTe)、硒化铟铜(CuInSe2)或IV族的硅(Si)所构成。
均光单元22具有至少一光学元件220围设形成一光入射端221、一空心的光通道222及一光出射端223，或可形成多边形体。光出射端223包围太阳能电池单元21的外缘，以避免产生漏光。在本实施例中，均光单元22为一光通道均光器，由四个光学元件220围设成一四边锥形体，且光出射端223的面积A2小于光入射端221的面积A1。
光学元件220可为玻璃材质或陶瓷材质，并以模造或粘合围设成空心的光通道222，且光通道222的表面222a可通过镀膜或涂布方式形成高反射材质或介电材质，避免漏光而能够提高光利用率。其中高反射材质是例如但不限于铝或银。另外，均光单元22也可通过具高反射材质的反射板一体成型构成空心的光通道222，同样能够使光通道222的表面222a具有高反射特性。
太阳能电池模块2更包括一集光单元23，例如为集光透镜单元，其具有至少一菲涅尔透镜，其为周期性排列的直线形菲涅尔透镜(linear fresnel lens)或同心圆形菲涅尔透镜，集光单元23邻设于均光单元22的光入射端221。此外，在设计上菲涅尔透镜可具有一个或多个焦距，位于该均光单元的光入射端平面上。
请参照图2及图3所示，当太阳光L经由集光单元23聚光后，再入射至均光单元22的光入射端221，使光线于光通道222以全反射行进，于光出射端223射出进入太阳能电池单元21。需注意的是，太阳光L于均光单元22的光入射端221的能量分布为焦点能量分布(也称高斯能量分布)(如图3中实线所示)，于光出射端223的能量分布为均匀能量分布(如图3中虚线所示)，使太阳光L经由均光单元22达到均光的效用。
请参照图4所示，本发明较佳实施例的另一种太阳能电池模块3包括一太阳能电池单元31、一均光单元32以及一集光单元33。集光单元33的构成及功能如上述实施例的集光单元23，故不再赘述。在本实施例中，太阳能电池单元31呈六边形，均光单元32为配合六边形的太阳能电池单元31，其光入射端321、空心的光通道322及光出射端323通过光学元件320围设形成六边形。且光出射端323的面积B2小于光入射端的面积B1，同样能够使太阳光L聚集后达成均光的效用，并避免漏光现象发生。此外，本发明的均光单元可为单轴倾斜，与每日太阳行进方向一致。
综上所述，本发明的一种太阳能电池模块通过在集光单元与太阳能电池单元之间设置具有中空光通道的均光单元，使集光后的光线能量得以均匀化，再入射至太阳能电池单元。与现有技术相比较，本发明能够将太阳光聚集再经由均光单元处理后，使光线由焦点能量分布转换为均匀能量分布，并增加聚光均匀效用，提高太阳能电池模块整体发电效率与寿命。另外，因均光单元为中空结构，能够简化模块元件的结构以降低生产成本。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含在附上的权利要求中。
Claims (19)
1、一种太阳能电池模块，包括：
太阳能电池单元；以及
均光单元，具有光入射端、空心的光通道及光出射端，其中该光出射端邻设于该太阳能电池单元。
2、如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该光出射端的面积小于该光入射端的面积。
3、如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该光通道的内表面具有高反射材质或介电材质。
4、如权利要求3所述的太阳能电池模块，其中该高反射材质或介电材质通过镀膜或涂布方式形成。
5、如权利要求3所述的太阳能电池模块，其中该高反射材质为铝或银。
6、如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该均光单元由至少一光学元件所构成。
7、如权利要求6所述的太阳能电池模块，其中该光学元件为玻璃材质或陶瓷材质，并以模造或粘合围设成空心的光通道。
8、如权利要求6所述的太阳能电池模块，其中该光学元件为具有高反射材质的反射板，一体成型构成该空心的光通道。
9、如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该均光单元为多边形体、四边锥形体、六边锥形体或梯形锥型体。
10、如权利要求1所述的太阳能电池模块，其更包括集光单元，设置于该均光单元的该光入射端。
11、如权利要求10所述的太阳能电池模块，其中该集光单元为集光透镜单元。
12、如权利要求11所述的太阳能电池模块，其中该集光透镜单元具有至少一菲涅尔透镜。
13、如权利要求12所述的太阳能电池模块，其中该菲涅尔透镜可具有一个或多个焦距，位于该均光单元的光入射端平面上。
14、如权利要求12所述的太阳能电池模块，其中该菲涅尔透镜为直线形菲涅尔透镜或同心圆形菲涅尔透镜。
15、如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中光线于该均光单元的该光入射端的能量分布为焦点能量分布，于该光出射端的能量分布为均匀能量分布。
16、如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该均光单元的该光出射端包围该太阳电池单元的外缘。
17、如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该均光单元为单轴倾斜，与太阳行进方向一致。
18、如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该太阳能电池单元具有至少一太阳能电池元件，其型式上可为基板式或薄膜式。
19、如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该太阳能电池单元具有至少一太阳能电池元件，该太阳能电池元件的材料为砷化镓、磷化铟、磷化镓铟、碲化镉、硒化铟铜或硅所构成。
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