具有双层聚光透镜的聚光型光伏面板的制作方法

1.本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，具体而言涉及一种具有双层聚光透镜的聚光型光伏面板。


背景技术：

2.光伏板组件是利用太阳辐射进行能量转换，将太阳能转换成电能的媒介。光伏板组件通常是以硅半导体材料制成非常薄的固体光伏电池以及固定边框、底框等结构，基于硅半导体材料所形成的光电特性，当太阳光照射时，转换成电能，在回路中产生电流，太阳能发电储能系统就是利用电力电子电路将电流进行变换，并存储至二次电池中，用于家用、工业或者其他领域的电能应用，甚至联网和并网(市电网络)，实现对电网的补充和调节。
3.在家用光伏发电系统中，受到太阳辐射的分散性和不稳定性的影响比较大，对太阳能的综合利用率较低，例如正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1kw左右，而在上午和下午时段，电流密度则较低，而且受到季节、天气(阴、晴、雾、云、雨等)，甚至梅雨季节的影响都比较大。
4.现有技术中，为了提高对太阳能在一天中从日出到日落的利用率，尝试对太阳辐射的角度随着时间的变化进行追踪，例如设计配置有可调角度的支架以及太阳追踪器，使光伏面板始终朝向太阳，以达到期望的较高的光照效率。但是一些光伏面板是以固定的角度设置的，例如倾斜屋顶、建筑外墙上布设的光伏板，其角度很难设计进行角度，导致其光照效率相对较低。
5.而且，在已经部署和安装好的太阳能光伏面板以及固定的面板支架上再改造的成本，相对较高。


技术实现要素：

6.针对现有技术中对已经安装好或者固定角度安装位置来说部署太阳能发电的光伏板组件存在的问题，本发明的第一方面的目的在于提出一种具有双层聚光透镜的聚光型光伏面板，提高固定安装的光伏面板的光照利用率。
7.根据本发明目的的第一方面，提出一种具有双层聚光透镜的聚光型光伏面板，包括：
8.电池片，表面固定设有多个呈矩阵分布、且相互具有电连接关系的发电单元；
9.层压件，被固定到所述电池片带有所述发电单元的一侧表面；
10.封装框，固定设置在所述层压件、电池片的边缘一周；
11.其中，所述层压件包括距离所述电池片由远及近设置的平面玻璃板和菲涅尔透镜板，所述平面玻璃板与菲涅尔透镜板之间、菲涅尔透镜板与发电单元之间均具有间隔空间，所述间隔空间内填充有eva胶，使所述平面玻璃板、菲涅尔透镜板和电池片相互固定，所述平面玻璃板、菲涅尔透镜板的折射率大于所述eva胶的折射率，所述菲涅尔透镜板上对应每个所述发电单元均设有一个菲涅尔透镜单元，所述平面玻璃板靠近所述菲涅尔透镜板的一
侧具有聚光单元，所述聚光单元的数量、位置与所述菲涅尔透镜单元一一对应。
12.优选的，所述聚光单元的折射率大于所述菲涅尔透镜单元的折射率。
13.优选的，所述聚光单元与菲涅尔透镜单元之间的间距小于所述聚光单元的焦距。
14.优选的，所述菲涅尔透镜单元与发电单元之间的间距小于等于所述菲涅尔透镜单元的焦距。
15.优选的，所述聚光单元与平面玻璃板一体成型。
16.优选的，所述层压件包括支架框，所述支架框被设置呈矩形框，所述支架框的内侧壁上对应所述菲涅尔透镜板处开设有第一阶梯槽，对应所述平面玻璃板处开设有第二阶梯槽，所述菲涅尔透镜板和平面玻璃板分别卡装在所述第一阶梯槽和第二阶梯槽内。
17.优选的，所述封装框包括外边框和底板，所述外边框卡套在所述层压件的顶面外侧，所述底板卡装在所述电池片的地面，并与所述外边框固定连接。
18.优选的，所述支架框的外侧壁上靠近所述电池片的一侧开设有第三阶梯槽，所述底板的侧面固定设有凸出的定位框，所述定位框插接固定在所述第三阶梯槽内。
19.优选的，所述平面玻璃板和菲涅尔透镜板均包括超白钢化玻璃。
20.优选的，所述外边框包括铝合金框体，所述底板包括铝合金板
21.由以上本发明的方案，本发明的具有双层聚光透镜的聚光型光伏面板的设计中，通过设置双层聚光透镜，令外层的聚光透镜具有较大的折射率，用于将倾角较小的光线折射到内层的菲涅尔透镜板上，再利用菲涅尔透镜板将光线汇聚到电池片的发电单元上，来增加一天中光线对发电单元的辐射时长，以提高固定式光伏板的发电效率。
附图说明
22.图1是本发明实施例所示具有双层聚光透镜的聚光型光伏面板的立体结构示意图。
23.图2是本发明实施例所示聚光型光伏面板中电池片和玻璃板部分结构的剖解结构示意图。
24.图3是本发明实施例所示光线倾斜射入状态下聚光型光伏面板边角局部放大的剖视结构示意图。
25.图4是本发明实施例所示光线垂直射入状态下聚光型光伏面板边角局部放大的剖视结构示意图。
具体实施方式
26.为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
27.针对目前应用在房屋顶部以及建筑外墙的固定式光伏板，由于太阳的辐照角度始终变化，导致的该类光伏板光照时间以及光照强度均相对的低，导致发电效率降低，本发明提出一种聚光型光伏面板，旨在提高光伏板中发电单元受光时长以及受光强度，依此提高光伏板的发电效率。
28.结合图1所示实施例的具有双层聚光透镜的聚光型光伏面板，包括电池片3、层压件2和封装框1。
29.结合图示的示例，电池片3表面固定设有多个呈矩阵分布、且相互具有电连接关系
的发电单元31。
30.应当理解，发电单元31的原理为一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，基于光电转换效应，光电二极管就会把太阳的光能变换成电能，产生电流输出，多个光电二极管以串联或并联后，可获得更多的输出功率，提供储能充电或者为其他设备提供电能供应。
31.进一步的，层压件2被固定到电池片3带有发电单元31的一侧表面，用于对电池片3形成保护，使电池片3具有较高的强度，并不易被碰撞破碎。
32.层压件
33.结合图2-图4所示，层压件2包括距离电池片3由远及近设置的平面玻璃板21和菲涅尔透镜板22。
34.平面玻璃板21与菲涅尔透镜板22之间、菲涅尔透镜板22与发电单元31之间均具有间隔空间，间隔空间内填充有eva胶24，eva胶24采用透明胶体，使平面玻璃板21、菲涅尔透镜板22和电池片3相互固定。
35.其中，平面玻璃板21、菲涅尔透镜板22的折射率大于eva胶24的折射率，菲涅尔透镜板22上对应每个发电单元31均设有一个菲涅尔透镜单元221，平面玻璃板21靠近菲涅尔透镜板22的一侧具有聚光单元211，聚光单元211的数量、位置与菲涅尔透镜单元221一一对应。
36.由此，结合图示，当平面玻璃板21的表面以较小的倾斜角度(法面角在60
°
～75
°
)射入的太阳辐射光线时，会首先经过聚光单元211，聚光单元211被设置为向菲涅尔透镜板22方向凸出的透镜，其折射率根据聚光单元211与菲涅尔透镜单元221之间的间距设置，以将倾斜角度在15
°
～30
°
的光线折射到菲涅尔透镜单元221范围内为目的，经过聚光单元211折射照向菲涅尔透镜板22的光线又会被菲涅尔透镜单元221汇集到发电单元31上。
37.如此，倾斜角度较小的光线经过聚光单元211的初步折射后，会以较大的角度照射到菲涅尔透镜单元221上，而菲涅尔透镜单元221再次将光线汇聚到发电单元31上，可以增强光线的强度和增加一天中光线的辐射时长，提高固定式光伏板的发电效率。
38.进一步的，聚光单元211的折射率大于菲涅尔透镜单元221的折射率，且聚光单元211与菲涅尔透镜单元221之间的间距小于聚光单元211的焦距，聚光单元211用于将小倾角的光线折射后，然后以较大的倾角照向菲涅尔透镜单元221，延长发电单元31受到的光照时长，并避免热量过度聚集。
39.进一步的，菲涅尔透镜单元221与发电单元31之间的间距小于等于菲涅尔透镜单元221的焦距，射向菲涅尔透镜单元221的光线能够被菲涅尔透镜单元221聚集到发电单元31上，由于在焦点处的光斑面积相对较小，且热量较大，因此，菲涅尔透镜单元221与发电单元31之间的间距可以小于菲涅尔透镜单元221的焦距，使经过菲涅尔透镜单元221的光线能够覆盖发电单元31，并避免热量的过度聚集。
40.进一步的，为了使平面玻璃板21和聚光单元211具有较好一体性，以保持良好的透光率，聚光单元211与平面玻璃板21一体成型，平面玻璃板21采用超白钢化玻璃，透光率达到91％以上。
41.进一步的，菲涅尔透镜板22也采用超白钢化玻璃，以达到91％以上的透光率。
42.结合图3和图4所示，层压件2包括支架框23，支架框23被设置为矩形框。
43.支架框23的内侧壁上对应菲涅尔透镜板22处开设有第一阶梯槽231，对应平面玻璃板21处开设有第二阶梯槽232，菲涅尔透镜板22和平面玻璃板21分别卡装在第一阶梯槽231和第二阶梯槽232内。
44.具体的，支架框23采用铝合金框制成，具有良好的强度和导热性能。在安装平面玻璃板21和菲涅尔透镜板22时，可以预先安装到第二阶梯槽232和第一阶梯槽231上，方便确定平面玻璃板21和菲涅尔透镜板22之间的间距，便于组装。安装时可以首先将支架框23安装到电池片3的外侧，然后封灌eva胶24，再安装菲涅尔透镜板22、封灌eva胶24，最后安装平面玻璃板21。
45.进一步的，为了防止eva胶24氧化，平面玻璃板21、菲涅尔透镜板22与支架框23的连接处均安装硅胶密封圈。
46.封装框
47.结合图1、图3和图4所示，封装框1固定设置在层压件2、电池片3的边缘一周。
48.进一步的，封装框1包括外边框11和底板12，外边框11卡套在层压件2的顶面外侧，底板12卡装在电池片3的地面，并与外边框11固定连接。
49.具体的，外边框11采用铝合金框体，底板12采用铝合金板，外边框11的顶部具有向内侧凸出的凸台，能够将层压件2限制在外边框11与底板12之间，支架框23的外侧壁上靠近电池片3的一侧开设有第三阶梯槽233，底板12的侧面固定设有凸出的定位框121，安装时，第三阶梯槽233内填充密封胶，定位框121插接在第三阶梯槽233内进行固定。
50.结合以上实施例，通过设置双层聚光透镜，令外层的聚光透镜具有较大的折射率，用于将倾角较小的光线折射到内层的菲涅尔透镜板22上，再利用菲涅尔透镜板22将光线汇聚到电池片3的发电单元31上，来增加一天中光线对发电单元31的辐射时长，以提高固定式光伏板的发电效率。
51.虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

技术特征：
1.一种具有双层聚光透镜的聚光型光伏面板，其特征在于，包括：电池片(3)，表面固定设有多个呈矩阵分布、且相互具有电连接关系的发电单元(31)；层压件(2)，被固定到所述电池片(3)带有所述发电单元(31)的一侧表面；封装框(1)，固定设置在所述层压件(2)、电池片(3)的边缘一周；其中，所述层压件(2)包括距离所述电池片(3)由远及近设置的平面玻璃板(21)和菲涅尔透镜板(22)；所述平面玻璃板(21)与菲涅尔透镜板(22)之间、菲涅尔透镜板(22)与发电单元(31)之间均具有间隔空间，所述间隔空间内填充有eva胶(24)，使所述平面玻璃板(21)、菲涅尔透镜板(22)和电池片(3)相互固定；所述平面玻璃板(21)、菲涅尔透镜板(22)的折射率大于所述eva胶(24)的折射率；所述菲涅尔透镜板(22)上对应每个所述发电单元(31)均设有一个菲涅尔透镜单元(221)，所述平面玻璃板(21)靠近所述菲涅尔透镜板(22)的一侧具有聚光单元(211)，所述聚光单元(211)的数量、位置与所述菲涅尔透镜单元(221)一一对应。2.根据权利要求1所述的具有双层聚光透镜的聚光型光伏面板，其特征在于，所述聚光单元(211)的折射率大于所述菲涅尔透镜单元(221)的折射率。3.根据权利要求1所述的具有双层聚光透镜的聚光型光伏面板，其特征在于，所述聚光单元(211)与菲涅尔透镜单元(221)之间的间距小于所述聚光单元(211)的焦距。4.根据权利要求1所述的具有双层聚光透镜的聚光型光伏面板，其特征在于，所述菲涅尔透镜单元(221)与发电单元(31)之间的间距小于等于所述菲涅尔透镜单元(221)的焦距。5.根据权利要求1所述的具有双层聚光透镜的聚光型光伏面板，其特征在于，所述聚光单元(211)与平面玻璃板(21)一体成型。6.根据权利要求1所述的具有双层聚光透镜的聚光型光伏面板，其特征在于，所述层压件(2)包括支架框(23)，所述支架框(23)被设置呈矩形框；所述支架框(23)的内侧壁上对应所述菲涅尔透镜板(22)处开设有第一阶梯槽(231)，对应所述平面玻璃板(21)处开设有第二阶梯槽(232)，所述菲涅尔透镜板(22)和平面玻璃板(21)分别卡装在所述第一阶梯槽(231)和第二阶梯槽(232)内。7.根据权利要求6所述的具有双层聚光透镜的聚光型光伏面板，其特征在于，所述封装框(1)包括外边框(11)和底板(12)，所述外边框(11)卡套在所述层压件(2)的顶面外侧，所述底板(12)卡装在所述电池片(3)的地面，并与所述外边框(11)固定连接。8.根据权利要求7所述的具有双层聚光透镜的聚光型光伏面板，其特征在于，所述支架框(23)的外侧壁上靠近所述电池片(3)的一侧开设有第三阶梯槽(233)，所述底板(12)的侧面固定设有凸出的定位框(121)，所述定位框(121)插接固定在所述第三阶梯槽(233)内。9.根据权利要求1所述的具有双层聚光透镜的聚光型光伏面板，其特征在于，所述平面玻璃板(21)和菲涅尔透镜板(22)均包括超白钢化玻璃。10.根据权利要求1所述的具有双层聚光透镜的聚光型光伏面板，其特征在于，所述外边框(11)包括铝合金框体，所述底板(12)包括铝合金板。

技术总结
本发明涉及光伏板技术领域，具体而言涉及具有双层聚光透镜的聚光型光伏面板，其包括电池片、层压件和封装框，所述层压件包括平面玻璃板和菲涅尔透镜板，所述平面玻璃板、菲涅尔透镜板的折射率大于所述EVA胶的折射率，所述菲涅尔透镜板上对应每个所述发电单元均设有一个菲涅尔透镜单元，所述平面玻璃板靠近所述菲涅尔透镜板的一侧具有聚光单元，所述聚光单元的数量、位置与所述菲涅尔透镜单元一一对应；通过设置双层聚光透镜，令外层的聚光透镜具有较大的折射率，用于将倾角较小的光线折射到内层的菲涅尔透镜板上，再利用菲涅尔透镜板将光线汇聚到电池片的发电单元上，来增加光线对发电单元的辐射时长，以提高固定式光伏板的发电效率。发电效率。发电效率。


技术研发人员：刘轶 梁后栋 曹煌 肖遥
受保护的技术使用者：国能龙源环保南京有限公司
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/9/22