(57)【要約】【課題】集光アセンブリ、太陽電池アセンブリおよび放熱アセンブリを備えた集光型太陽電池装置を提供する。【解決手段】集光アセンブリは、よく知られた凹面鏡の集光理論によって、大きな面積の光線を焦点上に集める。太陽電池アセンブリは、複数の四角形の太陽電池部品からなり、支持部の側部表面上に取り付けられ、この支持部は太陽電池部品およびパラボラ基台と密着し、それにより熱伝導パスを形成し、放熱アセンブリを構成し、その結果、太陽電池部品によって受けられた大量の熱は、熱伝導パスを介して分散され、所望の超高倍率の集光および短時間の放熱という目的が達せられる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パラボラ基台、および
前記パラボラ基台の内側に設けられ敷き詰められた反射ミラー
を含む
集光アセンブリと、
前記パラボラ基台の底部平面の中心に垂直に設けられた支持部、および
前記支持部自由端の周りに設けられ、互いに直列に接続された複数の太陽電池であって、前記太陽電池は、前記集光アセンブリの前記反射ミラーの集光焦点の周りに配置される、複数の太陽電池
を含む
太陽電池アセンブリと、
前記支持部に接続された放熱アセンブリと
を備える集光型太陽電池装置。
【請求項２】
前記反射ミラーは、小さい面積の複数の平面ミラーからなる請求項１に記載の集光型太陽電池装置。
【請求項３】
前記放熱アセンブリは、前記パラボラ基台の外側に設けられる請求項１に記載の集光型太陽電池装置。
【請求項４】
前記支持部は、前記太陽電池の導線を収める中空構造である請求項１に記載の集光型太陽電池装置。
【請求項５】
前記放熱アセンブリは、前記支持部の前記中空構造の内部に設けられる請求項１に記載の集光型太陽電池装置。
【請求項６】
前記支持部および前記パラボラ基台は、良好な熱伝導性能を持つ材料から作られる請求項１に記載の集光型太陽電池装置。
【請求項７】
前記支持部および前記パラボラ基台は、アルミニウムまたは銅の材料から作られる請求項６に記載の集光型太陽電池装置。
【請求項８】
前記パラボラ基台の弧の底部は、放物面の一部を切断した平面として構成される請求項１に記載の集光型太陽電池装置。
【請求項９】
前記太陽電池は、絶縁性があり高熱伝導の材料を通して前記支持部に密着する請求項１に記載の集光型太陽電池装置。
【請求項１０】
前記放熱アセンブリは、ファンをさらに備える請求項１に記載の集光型太陽電池装置。
【請求項１１】
前記パラボラ基台のパラボラ表面は、１．２〜５メートルの直径を有する請求項１に記載の集光型太陽電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶または多結晶シリコン太陽電池パネルを備える太陽光発電システムに特に適する太陽電池を提供する。本発明は、太陽光発電の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
現在、太陽光発電システムは、大量の単結晶または多結晶シリコンを必要とする。しかし高純度の単結晶または多結晶シリコンを製造する技術は、いくつかの外国ハイテク企業によって独占され、その結果、結晶シリコンの価格は高止まりしている。よって太陽光発電プロジェクトのための広い範囲における普及および応用は現在、滞っている。太陽電池パネルは、その高い価格のために多くの中国の市場では受け入れられない。一方で、その寿命に影響をきたすことなく、太陽電池はより高い光強度に耐え、太陽電池によって発生された電流を比例して増すことができるので、通常の太陽光の強度の下で用いられる結晶シリコン太陽電池は、実際は十分に活用されていないことを中国および外国の専門家は研究して見いだした。もし光電池の面積当たりの光強度が、光を集めることによって数十倍から数百倍にさえ増大されえるなら、同じ量の電流を出力する光電池の面積は、大幅に減少されえる。このようにして、太陽電池パネル中に用いられる結晶シリコンの量は大幅に減少されえ、それにより太陽電池の価格もユーザによって受け入れられるレベルまで低くされえる。
【０００３】
中国および外国の両方において、フレネルレンズによって３〜７倍の集光を実現するような、集光によって太陽による発電効率を上げる産業的な試みがいくつかなされている。しかし透過を通して集められた光の強度の均一性は悪く、一方、特殊なレンズのコストのコスト低下のスピードは、高反射率を持つ平面ミラーのそれに追いつけない。したがって中国および外国の両方において、反射による集光を実現する試みがおこなわれており、そのような例としては、ドイツのＺＳＷ社によって発明された、２倍の集光を実現するＶ型集光器、アメリカのＦａｌｂｅｌによって発明された、２．３６倍の集光を実現する四面体集光器、および中国の専門家によって提供された、４．８倍の集光を実現する八面体集光ファンネルなどがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これら上述のやり方の全ては、１０倍未満の集光を実現するだけであり、高倍率の集光問題を解決できない。したがってそのコスト効率は望ましくなく、広い範囲における普及および応用の目的を実現できない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、集光アセンブリおよび放熱アセンブリを提供することによって、数十倍から数百倍の光を集光する太陽電池装置を提供することである。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の技術的解決法は、集光型太陽電池装置を提供することである。そのような装置は、パラボラ基台、および前記パラボラ基台の内側に設けられ敷き詰められた反射ミラーを含む集光アセンブリと、前記パラボラ基台の底部平面の中心に垂直に設けられた支持部、および前記支持部自由端の周りに設けられ、互いに直列に接続された複数の太陽電池であって、前記太陽電池は、前記集光アセンブリの前記反射ミラーの集光焦点の周りに配置される、複数の太陽電池を含む太陽電池アセンブリと、前記支持部に接続された放熱アセンブリとを備える。
【０００７】
前記集光型太陽電池装置は、前記反射ミラーが小さい面積の複数の平面ミラーからなることを特徴とする。
【０００８】
前記集光型太陽電池装置は、前記放熱アセンブリが前記パラボラ基台の外側に設けられることを特徴とする。
【０００９】
前記集光型太陽電池装置は、前記支持部が前記太陽電池の導線を収める中空構造であることを特徴とする。
【００１０】
前記集光型太陽電池装置は、前記放熱アセンブリが前記支持部の前記中空構造の内部に設けられることを特徴とする。前記集光型太陽電池装置は、前記支持部が良好な熱伝導性能を持つ材料から作られる。
【００１１】
前記集光型太陽電池装置は、前記支持部および前記パラボラ基台がアルミニウムまたは銅の材料から作られる。
【００１２】
前記集光型太陽電池装置は、前記パラボラ基台の弧の底部が放物面の一部を切断した平面として構成される。
【００１３】
前記集光型太陽電池装置は、前記太陽電池が絶縁性があり高熱伝導の材料を通して前記支持部に密着する。
【００１４】
前記集光型太陽電池装置は、前記放熱アセンブリがファンをさらに備える。
【００１５】
前記集光型太陽電池装置は、前記パラボラ基台のパラボラ表面が１．２〜５メートルの直径を有する。
【００１６】
本発明の集光型太陽電池装置は、集光アセンブリ、太陽電池アセンブリおよび放熱アセンブリを備える。集光アセンブリは、パラボラ基台および反射ミラーを備える。反射ミラーは、パラボラ基台の内側をカバーする複数の平面ミラーの小片で形成されえ、またはその内側が磨かれたパラボラ基台の金属材料で形成されえる。集光アセンブリは、よく知られた凹面鏡の集光理論によって、大きな面積の光線を焦点上に集める。太陽電池アセンブリは、支持部の４つの（または複数の）辺上に取り付けられた、４つの（または複数の）四角形（２ｍｍ×５０ｍｍのような）の太陽電池部品からなる。４つの（または複数の）太陽電池部品が集光アセンブリの焦点上に配置され、集光された強い光を集めることができるように、電池部品は、間に設けられた絶縁性のある高熱伝導材料を介して支持部に密着する。４つの（または複数の）太陽電池部品を支持する支持部は、パラボラ基台の中心に垂直に接続され、それらがよく接触するようにする。放熱アセンブリは支持部からなり、支持部は、良好な熱伝導性能を有するアルミニウム合金（または銅合金）材料から作られ、パラボラ基台は支持部として同様に良好な熱伝導性能を有する。パラボラ基台は、同様の材料から作られ、放熱面積を増すためにパラボラ基台の外側上に多くのヒートシンクを有する。支持部は、中空の導管のかたちで構成され、その中央にある穴は、太陽電池部品の導線を導くために設けられる。
【００１７】
本発明の他の実施形態として、ヒートシンクは、支持部の中空導管の空いた空間内にも提供されえ、それにより太陽電池部品によって発生された熱は、支持部およびそこにあるヒートシンクを通しても急速に外側へ伝導されえる。一方で、このような構造の放熱アセンブリは、より短い放熱パスおよびより良い効果のために、よりコンパクトな構造を有する。
【００１８】
本発明の太陽電池装置は、太陽電池部品の支持部およびパラボラ基台によって熱伝導パスを形成し、それによって太陽電池部品は、太陽光線の焦点に位置し、非常に強い強度および非常に多い熱を持つ集光された光線を受けるが、その熱は、太陽電池部品および支持部間の良好な接触により、支持部材料に急速に伝えられ、パラボラ基台に急速に伝えられ、それからパラボラ基台の背面で大きな面積を有するヒートシンクへと伝えられえ、または支持部およびその内部にあるヒートシンクを通して外部へと伝えられえる。この部分の放熱面積は非常に大きく、太陽には照らされないので（本集光型太陽電池装置は、常に太陽光に正対するよう、太陽を自動的に追尾するシステムによって制御される必要があるので）、集中する熱のほとんどは分散される。この構造の太陽電池部品の理論温度（焦点上において）は、伝導接触が良好である限り、自然冷却の状態下で６０℃を超えない。
【００１９】
集光率の要求に依存して、本発明の装置におけるパラボラ表面のサイズ、支持部の高さ、および支持部の直径を調整することによって、異なる集光率が実現されえる。例えば、３０〜４０倍の集光条件を実現するためには、本発明の装置は、パラボラ基台のパラボラの直径が１．８メートルであり、焦点からパラボラ弧の底への支持部の高さが４５ｃｍであり、支持部の直径が２５ｃｍである。一般に、パラボラ基台の直径は、１．２〜５メートルの間から選択されえる。より高い倍率の集光の設計条件については、必要であれば、ファン装置が放熱アセンブリにさらに設けられえ、それにより支持部を通して下部ヒートシンクに伝えられた熱は、より急速に分散されえる。
【００２０】
本発明の集光型太陽電池装置は、集光アセンブリおよび放熱アセンブリと共に提供され、それによって太陽電池装置の集光率は、大幅に増加され、太陽光の焦点上に集中された大量の熱は、ヒートシンクを通して急速に外部に伝えられえる。そのような集光型太陽電池装置を直列にして用いた発電は、良好な整合性および高安定性を呈する。太陽電池部品は、十分に活用されえ、太陽電池発電のコストは大幅に下げられえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、添付の図面と共に、本発明の好ましい実施形態を記載することによって、さらに詳細に説明される。
【００２２】
本発明のある実施形態は、図１に示される。４つの（または複数の）太陽電池の部品群１は、支持部２の４つの（または複数の）側面上に取り付けられ、太陽電池アセンブリを構成し、絶縁および高熱伝導率のシリカゲルを通して支持部２と密着する。支持部２は、パラボラ基台３の中心に配置される。図２に示されるように、集光アセンブリは、パラボラ基台３の内側に取り付けられた平面ミラー６の多数の小片からなる。太陽電池の部品群１は、平面ミラー群６から反射された光線の焦点７の周りに配置される。パラボラ基台３の反対側には、多くのヒートシンク４が存在する。基台３の放物線弧の底は、ヒートシンクを配置し取り付けるのに適するように、放物面の一部を切断した平面（interceptive plane）をなすよう構成される。放熱アセンブリは、支持部２、パラボラ基台３、およびパラボラ基台３の外側上にあるヒートシンク４からなり、ここで支持部２は中空の導管のかたちをとり、太陽電池アセンブリの導線のためにその中央に小さな穴５を有する。支持部２およびパラボラ基台３は、素早く放熱するために、良好な熱伝導性能を持つ材料からできている。
【００２３】
図３の左右の側は中央の破線について対称であり、すなわちパラボラの左および右の両方の背面上にヒートシンクが存在し、ここで左側の上にあるヒートシンクは、形状を示す目的のために図示されない。同じく図示の都合で、太陽電池部品１は、支持部２に直接には接触していないが、これらは、それらの間に設けられた絶縁および高熱伝導シリカゲルの層を通して互いに密着されなければならない。
【００２４】
動作時において、日光は、平面ミラー群６を通して反射され、太陽電池部品１に焦点が合わせられる。太陽電池部品１によって発生された電流は、支持部２内に設けられた導線を通して伝送され、出力される。一方、集中された大量の熱は、太陽電池部品に密着された支持部２を通して急速にパラボラ基台３および基台の外側上に設けられたヒートシンク４へ伝えられ、急速に分散される。このようにして、太陽電池は、数十から数百倍の集中する光強度に耐えることができる。発生する電流はこれに比例して増加され、一方、動作温度は、通常に維持されえる。太陽電池の動作効率は大きく向上される。
【００２５】
本発明の放熱アセンブリの他の好ましい実施形態は、図４に示される。複数のヒートシンク４は、支持部２の内部中空構造内に提供されえる。ヒートシンク４の長さは、支持部２の長さと同じでありえる。太陽電池部品によって発生された熱は、支持部２を通してヒートシンク４に伝えられ、その中にある穴を通して外部へ速やかに伝えられえる。
【００２６】
本発明の上記記載は、本発明を限定するものではない。本発明によれば、当業者は、さまざまな変更および改変をおこなうことができ、本発明の精神から逸脱しない限り、これらも添付の特許請求の範囲に属すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の集光型太陽電池装置の投影図である。
【図２】図１の装置のパラボラ基台の斜視図である。
【図３】本発明の集光型太陽電池装置の側面図である。
【図４】本発明のある実施形態における放熱部の構造概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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