太陽能轉換器的製造方法

2023-12-10 09:19:42 7

太陽能轉換器的製造方法
【專利摘要】根據一方面，提供一種太陽能轉換器，包括：透鏡；基板，具有面對透鏡的第一表面和與第一表面相對的第二表面；以及太陽能電池，夾在透鏡和基板之間，其中，透鏡和基板中的每個都被設置有至少一個通道，用於冷卻太陽能電池的流體。還期望提供在透鏡和基板上的至少一個肋片，用於冷卻太陽能電池。根據第二方面，提供一種用於冷卻具有透鏡、基板和夾在所述透鏡和所述基板之間的至少一個太陽能電池的太陽能轉換器的方法，該方法包括以下步驟：冷卻兩個相對側上的至少一個太陽能電池。
【專利說明】太陽能轉換器
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及太陽能轉換器。
【背景技術】 [0002]通過使用太陽能轉換器，太陽能可以被轉換為其他形式的能量，諸如，熱能或電倉泛。
[0003]太陽能轉換器可以具有透鏡、熱交換器和太陽能電池。透鏡將陽光聚集到太陽能電池上，太陽能電池將太陽能轉換為電能。熱交換器將太陽能轉換為熱能。
[0004]這樣的太陽能轉換器存在多個缺陷。
[0005]在正常操作條件期間，太陽能電池的溫度上升到高於通常是25?C的最佳操作溫度。太陽能電池的溫度上升是由於來自通過通常由玻璃製成的透鏡直接發射到太陽能電池上的陽光的熱。由於當太陽能電池的溫度增加時，其效率降低，所以在這樣的正常操作條件期間，太陽能電池變得不太有效。
[0006]透鏡通常使用鋼化玻璃製成。這樣的透鏡很重、昂貴並且可能破裂。
[0007]而且，因為矽太陽能電池的使用，太陽能轉換器通常被設計為剛性平板。這樣的剛性平板在不平坦表面上不便於使用。
[0008]在根據以下論述的多個實施例的太陽能轉換器中，解決以上缺陷中的一個或多個。

【發明內容】

[0009]根據本發明的一方面，提供一種太陽能轉換器，包括:透鏡；基板，具有面對透鏡的第一表面和與第一表面相反的第二表面，其中，第二表面被暴露，以形成太陽能轉換器的外表面；以及太陽能電池，夾在透鏡和基板之間，其中，透鏡和基板均被提供有用於冷卻太陽能電池的流體的至少一個通道系統。例如，可以設置在陽光使至少一個太陽能電池變熱之前，從太陽吸收熱的流體，其中，在一個實施例中，是在透鏡的至少一個通道系統中的流體吸收熱。而且，可以提供，當至少一個太陽能電池將光能轉換為電能時，流體吸收從至少一個太陽能電池生成的熱。
[0010]透鏡、至少一個太陽能電池、以及基板中的每個都可以限定平面，其中，由至少一個太陽能電池限定的平面被布置在由透鏡限定的平面和由基板限定的平面之間。這三個平面可以平行布置。垂直於這些平面的方向被定義為第一方向。
[0011]透鏡的或者設置在透鏡中的術語「通道系統」(如在本申請中使用的)(簡而言之: 透鏡的通道系統)可以包括或由一個或多個通道構成。這一個或多個通道可以是根據術語 「通道」和/或一個或多個腔室或者任何空腔或其結合的傳統意思的通道。根據術語「通道」 的傳統意思的至少一個通道可以直線、或者彎曲、或曲線、或蛇曲形、或以任何其他合適方式、或者根據其組合延伸。通道系統可以由多個通道和/或腔室和/或空腔構成。透鏡的通道系統可以對透鏡的外部閉合和/或密封，或者在透鏡的外表面中設置的一個或多個開口可以與通道系統流體連通，使得通道系統對透鏡的外部打開，其中，所述至少一個開口可 以用於將流體提供到透鏡的通道系統中和/或使流體流出透鏡的通道系統。例如，透鏡可 以具有到透鏡的外部的兩個或更多的開口，其中，這些開口之一連接或者可以連接到供給 通道，流體通過供給通道可以被連續地提供至透鏡，並且其中，這些開口中的其他開口連接 或者可以連接至排出通道，流體通過排出通道可以連續地排出到透鏡之外。有效地，通過這 樣的設計，在來自太陽的熱量使至少一個太陽能電池變熱之前，太陽的熱量可以由冷卻液 吸收，這降低該至少一個太陽能電池的溫度，並且改進向太陽能轉換器外部的熱傳遞。
[0012]根據本發明的另一個實施例，透鏡的通道系統可以具有到透鏡外部的一個或多個 開口，其中，這一個或多個開口通過可拆卸閉合件被閉合和/或密封。
[0013]透鏡的通道系統可以被填充有用於熱吸收和冷卻至少一個太陽能電池的流體。
[0014]透鏡的通道系統可以具有一個或多個支路。
[0015]屬於透鏡的相同通道系統的所有通道或腔室或空腔可以相互流體連通，並且特別 是可以在透鏡內相互流體連通。
[0016]透鏡可以恰好包括用於分別接收或引導流體的一個通道系統，用於冷卻至少一個 太陽能電池。在透鏡可以包括多於一個通道系統的另一個實施例中，其中，屬於透鏡的相同 通道系統的所有通道或腔室或空腔都可以例如在透鏡內，相互流體連通，並且其中，透鏡的 不同通道系統彼此不流體連通。
[0017]透鏡的通道系統的至少一個通道可以被設計為透鏡的表面內或上的凹口或者由 透鏡的表面內或上的凹口限制，使得至少一個通道沿著其縱向對透鏡的外部打開。例如，沿 著其縱向向透鏡的外部打開的至少一個通道可以被設計為在透鏡的外表面中設置的凹口， 其外表面朝向至少一個太陽能電池。這樣的設計可以使得至少一個通道在朝向至少一個太 陽能電池的方向或第一方向上分別被打開。其表面指向太陽能電池的透鏡的外表面可以成 波紋狀，由此形成透鏡的通道系統的通道。然而，這樣的通道的開口側可以被蓋子閉合。例 如，至少一個太陽能電池或者插入至少一個太陽能電池和透鏡之間的部件可以用作蓋子。
[0018]通道系統的一個、多個或所有通道都可以由材料限制，使得垂直於各個通道的縱 軸的所有橫截面完全由材料包圍。材料可以是透鏡的材料。在一些可選實施例中，所述材 料可以為透鏡的部分材料和鄰近透鏡定位並且用作蓋子的部件的部分材料。
[0019]透鏡的通道系統可以具有多個通道。
[0020]透鏡的通道系統可以具有相互平行布置的多個通道。
[0021]例如，透鏡的通道系統的多個或所有通道可以布置在一個平面或不同平面中。然 而，還可以提供其他結構。
[0022]透鏡的通道系統的一個或多個通道的橫截面形狀可以是例如圓形、或多邊形、或 半球形、或橢圓面、或凸起、或三角形、或梯形、或正方形、或矩形、或八邊形、或五邊形、或任 何其他形狀、或其結合。透鏡的通道系統可以包括具有相同或不同橫截面形狀的多個通道。 特別是，不同通道可以與前述橫截面形狀不同。
[0023]透鏡的通道系統和太陽能電池之間的距離或最短距離可以分別小於太陽能轉換 器的厚度的30%，例如，小於太陽能轉換器的厚度的25%，或者小於太陽能轉換器的厚度的 20%，或者小於太陽能轉換器的厚度的15%，或者小於太陽能轉換器的厚度的10%，或者小於 太陽能轉換器的厚度的8%，或者小於太陽能轉換器的厚度的5%。[0024]在透鏡的通道系統中提供或者流過透鏡的通道系統的流體或冷卻液分別可以是 適用於冷卻和熱吸收的任何流體。例如，流體可以是液體、氣體或空氣。
[0025]流體可以被提供在透鏡的通道系統中，以由於其相對於太陽能電池的位置，導致 吸收來自陽光的熱並且冷卻太陽能電池。從而，透鏡執行在陽光使太陽能電池變熱之前吸 收來自陽光的熱，冷卻太陽能電池並且將光聚焦和/或發射至太陽能電池的功能。
[0026]透鏡可以例如是完全固體物質。在本申請中使用的術語透鏡可以包括術語「透鏡」 的傳統意義上的透鏡，或者可以包括導致相對於穿過那裡聚束的光束的至少一個光學折射 的部件。例如，透鏡可以具有一個曲面或兩個相反曲面。透鏡的一個表面可以是凸起的，並 且透鏡的相反表面可以是凹入的。在可選實施例中，透鏡的兩個相反表面均可以是凹入的。 然而在透鏡的其他實施例中，透鏡的兩個相反表面均可以是凸起的。透鏡可以被設計成聚 集光，從而例如，將光聚集到至少一個太陽能電池上。然而，作為用於導致至少一個光學折 射的透鏡的實例，透鏡可以被設計為具有平坦或模製表面的平板。
[0027]限定透鏡的通道系統的通道或者被分配在透鏡的通道系統的相鄰通道之間的隔 牆可以具有以下橫截面或形狀，即，例如，多邊形、或半球狀、或橢圓面、或凸起、或凹入、或 梯形、或三角形、或矩形、或八邊形、或五邊形、或任何其他形狀。通過分別提供這樣的形狀 或橫截面，朝向至少一個太陽能電池的光的光路可能受影響。
[0028]透鏡可以被提供有減震裝置。例如，這樣的減震裝置可以被設計成，凹口或空腔鄰 近限定透鏡的通道系統的相鄰通道的隔牆的端部布置，其端部指向至少一個太陽能電池， 使得當震動影響透鏡的外表面時，各個隔牆可以分別稍微移動到所述凹口或空腔中，透鏡 的外表面與面對至少一個太陽能電池的(透鏡的)表面相對。從而，在一個實施例中，透鏡可 以具有面對至少一個太陽能電池的表面。該表面具有至少一個凹口，其中，透鏡具有位於通 道系統的兩個通道之間的至少一個隔牆，並且其中，至少一個隔牆可以與至少一個凹口相 對布置。
[0029]基板的或者在基板中設置的「通道系統」術語(如在本申請中使用的)(簡而言之: 基板的通道系統)可以包括或由一個或多個通道構成。這一個或多個通道可以是根據術語 「通道」和/或一個或多個腔室或任何空腔、或其結合的傳統意義的通道。根據術語「通道」 的傳統意義的至少一個通道可以直線、或者彎曲、或曲線、或蛇曲形、或以任何其他合適方 式、或者根據其結合延伸。通道系統可以由多個通道和/或腔室和/或空腔構成。基板的 通道系統可以對基板外部被閉合和/或密封，或者在基板的外表面中提供的一個或多個開 口可以與通道系統流體連通，使得通道系統對基板的外部打開，其中，所述至少一個開口可 以用於將流體提供到基板的通道系統中和/或使流體排出基板的通道系統。例如，基板可 以具有到基板的外部的兩個或更多的開口，其中，這些開口之一連接或者可以連接到供給 通道，流體通過供給通道可以被連續地提供到基板中，並且其中，這些開口中的其他開口連 接或者可以連接至排出通道，流體通過排出通道可以連續地排出基板。這樣的設計將改進 至太陽能轉換器的外部的熱傳遞。
[0030]根據本發明的另一個實施例，基板的通道系統可以具有到基板的外部的一個或多 個開口，其中，這一個或多個開口通過可拆卸密封件被閉合和/或密封。
[0031]基板的通道系統可以由用於冷卻至少一個太陽能電池的流體填充。
[0032]基板的通道系統可以具有一個或多個支路。[0033]屬於基板的相同通道系統的所有通道或腔室或空腔可以相互流體連通，並且特別 是可以在基板內相互流體連通。
[0034]基板可以恰好包括用於分別接收或引導流體的一個通道系統，用於冷卻至少一個 太陽能電池。在基板可以包括多於一個通道系統的另一個實施例中，其中，屬於基板的相同 通道系統的所有通道或腔室或空腔都可以例如在基板內，相互流體連通，並且其中，基板的 不同通道系統不相互流體連通。
[0035]基板的通道系統的至少一個通道可以被設計為基板的表面內或上的凹口或者由 基板的表面內或上的凹口限制，使得至少一個通道沿著其縱向對基板的外部打開。例如，沿 著其縱向對基板的外部打開的的至少一個通道可以被設計為在基板的外表面中提供的凹 口，其外表面朝向至少一個太陽能電池。這樣的設計可以使得至少一個通道在朝向至少一 個太陽能電池的方向或第一方向上分別被打開。其表面指向太陽能電池的基板的外表面被 成波浪形，由此形成基板的通道系統的通道。然而，這樣的通道的開口側可以由蓋子閉合。
[0036]通道系統的一個、多個或所有通道可以由材料限制，使得垂直於各個通道的縱軸 的所有橫截面被材料完全包圍。所述材料可以是基板的材料。在一些可選實施例中，所述 材料可以是基板的部分材料和鄰近基板布置並且用作蓋子的部件的部分材料。
[0037]基板的通道系統可以具有多個通道。
[0038]基板的通道系統可以具有相互並行布置的多個通道。
[0039]例如，基板的通道系統的多個或所有通道可以布置在一個平面或不同平面中。然 而，還可以提供其他結構。
[0040]基板的通道系統的一個或多個通道的橫截面形狀可以例如是圓形、或多邊形、或 半球形、或橢圓面、或凸起、或三角形、或梯形、或正方形、或矩形、或八邊形、或五邊形、或任 何其他形狀、或其結合。基板的通道系統可以包括具有相同或多種橫截面形狀的多個通道。 特別是，不同通道可以與前述橫截面形狀不同。
[0041]基板的通道系統和太陽能電池之間的距離或最短距離分別可以小於太陽能轉換 器的厚度的40%，例如小於太陽能轉換器的厚度的35%，或者小於太陽能轉換器的厚度的 30%，或者小於太陽能轉換器的厚度的25%，或者小於太陽能轉換器的厚度的20%，或者小於 太陽能轉換器的厚度的15%，或者小於太陽能轉換器的厚度的10%，或者小於太陽能轉換器 的厚度的8%，或者小於太陽能轉換器的厚度的5%。
[0042]在基板的通道系統中提供或流過基板的通道系統的流體或冷卻液可以是適用於 冷卻的任何流體。例如，流體可以是液體、氣體或空氣。
[0043]流體可以提供在基板的通道系統中，從而由於其關於太陽能電池的位置，冷卻太 陽能電池。從而，基板執行冷卻太陽能電池並且提供基底(base)的功能。
[0044]基板可以例如是完全固體物質。
[0045]透鏡的材料可以例如包括或由玻璃和/或聚合物構成，例如，聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)和/或聚碳酸酯和/或丙烯酸和/或塑料和/或熱塑性塑料和/或熱固性塑料、或 其任何結合、或任何其他合適材料。例如，透鏡可以包括或由熱塑性塑料或熱固性塑料構 成。透鏡可以是透明的。
[0046]透鏡可以僅由一種材料構成。可替換地，透鏡可以由多種材料構成。
[0047]透鏡可以包括減震材料或由減震材料構成。[0048]基板的材料包括或由以下材料構成:例如，金屬，例如，鋁或鋁散熱片；和/或塑料 和/或聚合物，例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和/或聚碳酸酯和/或丙烯酸、和/或熱塑 性塑料和/或熱固性塑料、或其任何結合。基板可以由一種材料構成。可替換地，基板可以 由多種材料構成。特別是，基板可以由塑料或聚合物材料構成，其中，基板可以被提供有由 例如鋁或鋁散熱片製成的肋片。
[0049]透鏡的通道系統可以包括多個平行通道，或者透鏡的不同通道系統的通道可以平 行。
[0050]基板的通道系統可以包括多個平行通道，或者基板的不同通道系統的通道可以平 行。
[0051]透鏡可以包括多個平行通道，並且基板可以包括多個平行通道，其中，基板的這些 平行通道不平行於透鏡的這些平行通道，例如，垂直於透鏡的這些平行通道。
[0052]透鏡可以具有不變或變化厚度。基板可以具有不變或變化厚度。必須注意，透鏡 或基板的厚度可以分別在第一方向上測量。
[0053]可以在透鏡和太陽能電池之間提供第一粘合層，其中，粘合層的第一或上表面與 透鏡接觸，並且其中，第一粘合層的第二或下表面與太陽能電池接觸。
[0054]可以在太陽能電池和基板之間提供第二粘合層，其中，第二粘合層的第一或上表 面與太陽能電池接觸，並且第二粘合層的第二或下表面與基板的第一表面接觸。
[0055]第一和/或第二粘合層可以由乙烯-醋酸乙烯酯製成。
[0056]根據本發明的另一方面，提供一種用於冷卻太陽能轉換器的方法，太陽能轉換器 具有透鏡、基板、以及夾在所述透鏡和所述基板之間的至少一個太陽能電池，其中，所述方 法包括以下步驟:冷卻兩個相反側上的至少一個太陽能電池，其中，透鏡被布置在這兩個相 反側之一上，以及其中，基板被布置在這兩個相反側中的另一個上。
[0057]可以例如通過在基板中提供的至少一個第一通道系統中提供或者流過至少一個 第一通道系統的流體，以及通過在透鏡中提供的至少一個第二通道系統中提供或者流過至 少一個第二通道系統的流體，執行至少一個太陽能電池的冷卻。例如，其可以提供，在陽光 使至少一個太陽能電池變熱之前，流體吸收來自陽光的熱，其中，在一個實施例中，透鏡中 提供的第二通道系統中的流體吸收熱。而且，其可以提供當至少一個太陽能電池將光能轉 換為電能時，流體吸收從至少一個太陽能電池產生的熱。
[0058]在使流體流動的情況下，流體可以被加壓或不加壓。流體可以是氣體，例如，空氣， 或者是液體。
[0059]根據本發明的方法可以例如通過根據本發明的太陽能轉換器執行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0060]在圖中，貫穿不同視圖，類似參考字符通常表示相同部件。除非在闡述多個實施例 的原理時進行強調，圖不必須按比例繪製。在以下說明書中，參考下圖描述多個實施例，其 中:
[0061]圖1示出根據一個實施例的太陽能轉換器的示意圖。
[0062]圖2示出根據一個實施例的太陽能轉換器的分解圖。
[0063]圖3示出根據一個實施例的太陽能轉換器的橫截面圖。[0064]圖4A至圖4E示出根據一個實施例的太陽能轉換器的多個視圖。
[0065]圖5示出根據一個實施例構造的透鏡的橫截面圖。
[0066]圖6示出根據一個實施例的製造太陽能轉換器的示例性製造處理的流程圖。 【具體實施方式】
[0067]雖然已經參考特定實施例特別示出和描述了實施例，但是本領域技術人員將理 解，可以在不脫離由所附權利要求限定的多個實施例的精神和範圍的情況下，可以作出形 式和細節的多種改變。從而，多個實施例的範圍由所附權利要求指示，並且從而旨在包含落 入權利要求的等價意義和範圍內的所有改變。應該理解，相關圖中的共同數字是指用於類 似或相同目的的部件。
[0068]圖1示出根據一個實施例的太陽能轉換器100的示意圖。
[0069]太陽能轉換器100具有分別位於或夾在基板104和透鏡106之間的太陽能電池 102。
[0070]基板104具有面對太陽能電池102的第一表面104f和與第一表面104f相反的第 二表面104s，其中，第二表面104s被暴露，以形成太陽能轉換器100的外表面100b。
[0071]透鏡106具有面對太陽能電池102的第一表面106f和與第一表面106f相反的第 二表面106s，其中，第二表面106s被暴露，以形成太陽能轉換器100的外表面100t。
[0072]太陽能電池102被夾在透鏡106和基板104之間，其中，透鏡106和基板104均被 提供有至少一個通道系統(對於基板104,表不為IlOs,以及對於透鏡106,表不為108s),至 少一個通道系統具有用於接收或引導用於冷卻太陽能電池102的流體的至少一個通道(對 於基板104，表示為110，以及對於透鏡106，表示為108)。例如，可以提供，當使太陽能電池 102變熱之前，流體吸收來自陽光的熱，其中，在一個實施例中，透鏡106的至少一個通道系 統108s中的流體吸收熱。而且，可以提供，當太陽能電池102將光能轉換為電能時，流體吸 收從太陽能電池102產生的熱。
[0073]在圖1中，透鏡106和太陽能電池102之間的距離130以及太陽能電池102和基 板104之間的距離132使得太陽能電池102分別足夠接近基板104或基板104的通道系統 110s、以及透鏡106或透鏡106的通道系統108s，使得在來自太陽的熱加熱太陽能電池102 並且冷卻太陽能電池102之前，各個通道系統IlOs和108s中的流體可以吸收來自太陽的 熱。在使用中，太陽能電池102由於暴露至入射光而變熱。在高溫下，太陽能電池102不太 有效地將太陽能轉換為電能。從而，通過流體的熱吸收和冷卻確保太陽能電池102的最佳 操作條件。
[0074]根據基板104的厚度104t表示透鏡106和太陽能電池102之間的距離130以及 透鏡106和基板104之間的距離132，透鏡106和太陽能電池102的相對表面之間的距離 130可以在基板厚度104t的0至20%之間，例如，在0至10%之間，例如在0至5%之間。太 陽能電池102和基板104的相對表面之間的距離132可以在基板厚度104t的0至20%之 間，例如，在0至10%之間，例如在0至5%之間。然而，還可以使用任何其他值。
[0075]外表面IOOt和IOOb分別形成太陽能轉換器100的頂面和底面。在使用中，太陽 能轉換器100被布置成使得頂面IOOt被暴露至光或陽光。
[0076]透鏡106具有位於透鏡106的至少一個通道系統108s的兩個通道108之間的至少一個隔牆112。隔牆112允許一裝置控制流體在透鏡106中流動，特別是當隔牆112不沿 著透鏡106的整個寬度(在圖2中表示為206w)延伸時。每個隔牆112都可以具有允許流 體在通道系統108s的兩個相鄰通道108之間流動的縫隙(未示出)。以此方式，在最左通道 處被引入到透鏡106中的流體可以連續地流過每個隔牆112的各個縫隙到最右通道，然後 在最右通道可以抽取被加熱流體。
[0077]除了提供控制流體在透鏡106中流動的裝置之外，每個隔牆112都可以用作光調 制結構，其可以使穿過透鏡106的頂部116的光進一步折射。通過調整透鏡106內的每個通 道108的位置(從而移動隔牆112的位置)，可以控制通過透鏡106發送光的方式，使得光可 以被引導，以聚集在太陽能電池102的特定區域上。從而，隔牆112還用作內部透鏡陣列。
[0078]隔牆112的橫截面是矩形。然而，在其他實施例中，隔牆112可以具有半球狀、橢 圓形、凸起、凹入或梯形的橫截面(未示出)。諸如正方形、八邊形或五邊形的多邊形橫截面 也可以。然而，這樣的隔牆的橫截面的形狀將不被限制到前述形狀。不同橫截面的使用影 響通過透鏡106發送的光如何被折射並且最終各自從透鏡106的下部或底部114出去。從 而，隔牆112可以具有相互不同的橫截面。
[0079]透鏡106包括具有面對太陽能電池102的表面(即，第一表面106f)的底部114和 與底部114相反的頂部116。面對太陽能電池102的底部114的表面106f可以具有至少一 個凹口(圖4D和圖4E中表示為416)，其中，至少一個隔牆112與至少一個凹口相對定位。
[0080]參考圖4D和圖4E，凹口 416和隔牆112的布置提供具有減震機構的透鏡106。當 物體撞擊與從凹口 416所在的透鏡106的一部分突出的隔牆112鄰近的透鏡106的部分 402時，隔牆112移動，以佔用由凹口 416提供的空間。多個這樣的減震機構可以跨過透鏡 106每隔一段距離設置，使得透鏡106可以被提供有多個撞擊點。在沒有該減震機構的情況 下，存在當被物體撞擊時，至少一個太陽能電池102破裂的傾向。
[0081]在圖4D和圖4E中所示的實施例中，與至少一個凹口 416相對定位的隔牆112從 透鏡106的底部114的內表面404延伸到透鏡106的頂部116的內表面406。在另一個實 施例中(未示出)，隔牆112僅從底部114的內表面404延伸，但是不與透鏡106的頂部116 的內表面406接觸。
[0082]返回到圖1，透鏡106具有與透鏡106的至少一個通道系統108s連通的開口 118。 開口 118被提供在透鏡106的外表面上。開口 118允許流體被抽取或引入到透鏡106中。 當流體已經達到預定溫度以上時，可以執行抽取，並且用冷水替換被加熱流體。抽取的加熱 流體可以被管道傳輸用於其他用途。在透鏡106被空氣冷卻的另一個實施例中(未示出)， 透鏡106的至少一個通道系統108s被密封在透鏡106內，其中，用於冷卻太陽能電池102 的流體在至少一個通道系統108s內。
[0083]如圖1中所示，透鏡106具有包括多個通道108的通道系統108s。多個通道108 相互平行布置。
[0084]基板104具有位於基板104的至少一個通道系統IlOs的兩個通道110之間的至 少一個隔牆120。隔牆120允許一裝置控制流體在基板104中流動，特別是當隔牆120不 沿著基板104的整個寬度(在圖2中表示為204w)延伸時。每個隔牆120都可以具有允許 流體在兩個相鄰通道110之間流動的縫隙(未示出)。以此方式，在最左通道處被引入到基 板104中的流體可以連續地流過每個隔牆120的各自縫隙到最右通道，然後在最右通道可以抽取被加熱流體。
[0085]隔牆120的橫截面是矩形。然而，在其他實施例中，隔牆120可以具有半球狀、橢 圓形、凸起、凹入或梯形的橫截面(未示出)。諸如正方形、八邊形或五邊形的多邊形橫截面 也可以。
[0086]基板104包括與基板104的至少一個通道系統I IOs連通的開口 122。開口 122被 提供在基板104的外表面上。開口 122允許流體被抽取或引入到基板104中。當流體已經 達到預定溫度以上並且用冷水替換被加熱流體時，可以執行抽取。抽取的被加熱流體可以 被管道傳輸用於其他用途。在基板104被空氣冷卻的另一個實施例中(未示出)，基板104 的至少一個通道系統IlOs被密封在基板104內，其中，用於冷卻太陽能電池102的流體在 至少一個通道系統IlOs內。
[0087]如圖1中所示，基板104具有包括多個通道110的通道系統110s。多個通道110
相互平行布置。
[0088]將透鏡106中的通道108與基板104中的通道110相比較，透鏡106的一個或多 個通道108平行於基板104的一個或多個通道110布置。通過使這些通道108和110平行 布置，太陽能轉換器100具有柔韌性，使得太陽能轉換器100的底部IOOb和頂部IOOt可以 遵循太陽能轉換器100所放置的表面的輪廓。從而，不要求平坦表面。這樣的設計對於用 於太陽能電池102的薄膜太陽能電池的使用是有利的，以製造能夠與輪廓相符的太陽能轉 換器100。
[0089]圖1的實施例將太陽能轉換器100示出為分離結構(即，透鏡106與太陽能電池 102分離，並且基板104與太陽能電池102分離)。然而，在另一個實施例中(未示出)，透鏡 106的第一表面106f被直接固定到太陽能電池102,並且從而倚靠在太陽能電池102上，同 時太陽能電池102被直接固定到基板104，使得太陽能電池102倚靠在基板104的第一表面 104f上。在另一個實施例中(未示出)，僅太陽能電池102被直接固定到基板104，使得太陽 能電池102倚靠在基板104的第一表面104f上，同時透鏡106接近太陽能電池102，但是不 直接倚靠在太陽能電池102上。
[0090]圖2示出根據一個實施例的太陽能轉換器200的分解圖。
[0091]類似於圖1，太陽能轉換器200具有位於基板104和透鏡106之間的太陽能電池 102。
[0092]基板104具有面對太陽能電池102的第一表面104f和與第一表面104f相反的 第二表面(視圖中被隱藏)，其中，第二表面被暴露，以形成太陽能轉換器100的外表面。基 板104的第一表面104f和基板104的第二表面具有相同形狀。另外，基板104的第一表面 104f具有一邊界，並且基板104的第二表面具有一邊界，其中，基板104的第一表面104f的 邊界與基板104的第二表面的邊界一致。
[0093]透鏡106具有面對太陽能電池102的第一表面(視圖中被隱藏)和與第一表面相 反的第二表面106s,其中，第二表面106s被暴露，以形成太陽能轉換器100的外表面100t。 透鏡106的第一表面和透鏡106的第二表面106s具有相同形狀。另外，透鏡106的第一表 面具有一邊界，並且透鏡106的第二表面106s具有一邊界，其中，透鏡106的第一表面的邊 界與透鏡106的第二表面106s的邊界一致。
[0094]太陽能電池102被夾在透鏡106和基板104之間，其中，透鏡106和基板104均被提供有具有用於冷卻太陽能電池102的流體的至少一個通道(對於基板104，表示為110，以 及對於透鏡106,表不為108)的通道系統(對於基板104,表不為IlOs,以及對於透鏡106, 表示為108s)。如圖2中所示，透鏡106和基板104中的每個都具有多個通道108和110。
[0095]太陽能電池102被提供有線接頭240和242，以流出由太陽能電池102從太陽能或 環境光轉換的電流。
[0096]以下描述太陽能轉換器200和太陽能轉換器100之間的不同之處。
[0097]在圖2的實施例中，透鏡106的至少一個通道108中的一個或多個或所有通道垂 直於基板104的至少一個通道110中的一個或多個或所有通道布置(在圖1中，太陽能轉換 器100使其透鏡106的通道108平行於基板104的通道110布置)。
[0098]通過使通道108和106相互垂直布置，太陽能轉換器200具有堅固的剛性結構。
[0099]在透鏡106和太陽能電池102之間提供粘合層244。粘合層244的上表面244u與 透鏡106 (或者更明確地，透鏡106的第一表面)接觸，並且粘合層244的下表面(視圖中被 隱藏)與太陽能電池102接觸。
[0100]在一個實施例中，上表面244u可以具有與透鏡106的第一表面相同的表面積，以 確保透鏡106到太陽能電池102的最大粘合力。
[0101]在太陽能電池102和基板104之間提供另一個粘合層246。粘合層246的上表面 246u與太陽能電池102接觸,並且粘合層246的下表面(視圖中被隱藏)與基板104的第一 表面104f接觸。
[0102]在一個實施例中，上表面246u可以具有與太陽能電池102的相對表面相同的表面 積，以確保太陽能電池102到基板104的最大粘合力。
[0103]粘合層244和246的厚度被選擇為使得通道108和110中的冷卻液與太陽能電池 102之間的熱傳導不被不利地影響。粘合層244和246可以由乙烯-醋酸乙烯酯製成。在 製造期間，粘合層244和246與太陽能電池102、基板104和透鏡106被真空壓在一起。
[0104]圖3示出沿著圖2中的線X-X的圖2的太陽能轉換器200的橫截面圖。雖然圖2 示出分解圖，但是圖3示出裝配形式的太陽能轉換器200，其中，粘合層244將透鏡106固定 到太陽能電池102，並且粘合層246將太陽能電池102固定到基板104。
[0105]基板104的至少一個通道系統IlOs位於基板104的第一表面104f的邊界所在的 平面302和基板104的第二表面104s的邊界所在的平面304之間。
[0106]圖4A示出圖2的太陽能轉換器200的頂視圖。透鏡106被示出為透明物體，但是 為了簡單起見，可以從透鏡106看到的太陽能轉換器200的其他組件被省略，使得圖4A中 僅示出透鏡106的第二表面106s。
[0107]圖4B示出沿著圖4A中的線Y-Y的圖4A的太陽能轉換器200的橫截面圖。
[0108]圖4C示出沿著圖4A中的線X-X的圖4A的太陽能轉換器200的橫截面圖。
[0109]類似於圖3，圖4B和圖4C示出裝配形式的太陽能轉換器200。
[0110]圖4D示出圖4B的部分408的放大圖，同時圖4E示出圖4C的部分412的放大圖。
[0111]對於圖4D和圖4E，上面提及了凹口 416和隔牆112的布置提供了具有減震機構的 透鏡106。在圖4D和圖4E中，凹口 416形成在透鏡106的第一表面106f上。然而，在另 一個實施例中(未示出)，凹口 416可以形成在透鏡106和太陽能電池102之間的粘合層244 中。在這樣的實施例中，粘合層244不是單體的，而是提供為多個分開部分的陣列。[0112]為了進一步幫助凹口 416和隔牆412的機械布置的減震特性，透鏡106可以由減震材料製成。例如，透鏡可以由硬度小於基板的硬度的材料製成。
[0113]在太陽能轉換器100和200中使用的任何組件(諸如基板104或透鏡106)都可以被分別製造，並且從而在現有太陽能轉換器系統中被單獨使用。
[0114]還可以具有僅具有以上分別所述的基板104和透鏡106的所選特徵的基板或透鏡。
[0115]例如，圖5示出根據一個實施例構造的透鏡506的橫截面圖。
[0116]在圖5中所示的實施例中，透鏡506具有圖4D和圖4E中描述的減震機構。
[0117]透鏡506具有底部514和與底部514相反的頂部516。底部514的外表面506f?具有至少一個凹口 550。[0118]透鏡506具有包括一個或多個通道508的至少一個通道系統508s，一個或多個通道508為在透鏡506中形成的腔室或腔。通道508通過在透鏡506中形成並且相對於至少一個凹口 550定位的隔牆512隔離。隔牆512從相對於凹口 550所在的透鏡106的底部 514的內表面514i突出。
[0119]凹口 550和隔牆512的布置提供具有減震機構570的透鏡506。當物體撞擊透鏡 506的頂部516的一部分580(即，相對於透鏡106的內表面514i的透鏡506的一部分)時， 隔牆512移動，以佔用由凹口 550提供的空間，由此分散撞擊的衝擊。
[0120]多個這樣的減震機構570可以以規則或不規則間隔跨過透鏡506設置，使得透鏡 106被設置有多個撞擊點。
[0121]在圖5中所示的實施例中，隔牆512延伸跨過在透鏡106的內表面514i和內表面 516i之間限定的空間。在另一個實施例中(未示出)，隔牆512僅從底部514的內表面514i 延伸，但是不與透鏡506的頂部516的內表面516i接觸。
[0122]參考圖1至圖4，基板104、透鏡106和太陽能電池102中的每個都具有不變的各自厚度104t、106t和102t。透鏡106、太陽能電池102和基板104相互平行。透鏡106可以由諸如玻璃或聚合物的材料或任何其他合適材料製成。基板104可以由諸如聚合物的材料或任何合適材料製成。
[0123]可以用於製造透鏡106和/或基板104的聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、 聚碳酸酯、丙烯酸、熱塑性塑料和熱固性塑料。通過使用聚合物製造透鏡106和基板104， 太陽能轉換器100/200可以遵循太陽能電池板100/200所在的表面的輪廓，特別是當透鏡 106的通道108和基板104的通道110相互平行延伸時(參見圖1)。另外，使用相同材料製造透鏡106和基板104簡化了生產，降低了生產成本。透鏡106和基板104可以使用擠壓擠出和噴射模注塑工藝製造。
[0124]參考圖2和圖3，太陽能轉換器200可以具有約70cm的寬度206w和約1.0m的長度2061，並且厚度200t可以小於寬度和長度。應該理解，其他尺寸也是可以的。
[0125]用於熱吸收和冷卻太陽能電池102的流體可以是液體(諸如水)或氣體(諸如空氣)。太陽能電池102還可以屬於夾在基板104和透鏡106之間的太陽能電池的陣列。
[0126]基板104還可以由諸如鋁的金屬製成。
[0127]在使用金屬製造基板104的一個實施例中(未示出)，基板104可以是具有冷卻肋片的散熱片。在本實施例中，基板104的通道可以形成在基板104的第一表面104f或第二表面104s上。肋片結構形成在基板104的第一表面104f或第二表面104s上，其中，通過 肋片結構的兩個相鄰肋片之間的空間，限定基板104的至少一個通道。
[0128]根據多各個實施例，透鏡106通過製造有具有各種熱吸收介質的各種形狀和尺寸 的內部通路(通道108)製造。在陽光使太陽能電池102變熱之前，熱吸收介質首先吸收來自 陽光的熱，並且還吸收來自太陽能電池102的熱。多各種熱吸收介質可以自由地流過這些 內部通路，其中，多各種熱吸收介質被密封在透鏡106內或者被允許從透鏡106排出。背面 支撐板(基板104)製造有具有各種熱吸收介質的各種形狀和尺寸的波紋形冷卻通道110。 各種熱吸收介質可以自由地流過這些波紋形冷卻通道110，其中，各種熱吸收介質被密封在 背面支撐板內或者被允許從背面支撐板排出。經由透鏡106和背面支撐板中的各種熱吸收 介質的熱吸收熱改進了太陽能轉換器100/200的效率。
[0129]透鏡106與同太陽能電池102接觸的基底(諸如粘合層244)接觸放置。來自陽光 的熱首先由透鏡106中的熱吸收介質吸收，並且來自太陽能電池110的熱由密封在透鏡106 的通路中的熱吸收介質吸收(或者在當熱吸收介質流過通路時允許熱吸收介質從透鏡106 排出去的情況下)，由此降低太陽能電池102的溫度。透鏡106可以使用擠出和注塑工藝， 由塑料製成。然而，還可以使用具有足夠透明度的其他較輕密度材料和其他製造工藝。
[0130]背面支撐板可以使用擠出和注塑工藝，使用多種阻燃材料製成具有多種形狀和尺 寸的波紋形冷卻通道，以允許額外的熱傳遞，由此進一步降低太陽能電池102的溫度。然 而，可以使用其他材料和其他製造工藝。透鏡106和背面支撐板可以與輪廓相符，使得太陽 能轉換器100/200可以彎曲為多種形狀和形式。
[0131]圖6示出根據一個實施例的製造太陽能電池板的製造工藝的流程圖600。
[0132]製造工藝開始於602,提供透鏡。在604,提供具有第一表面和與第一表面相對的 第二表面的基板。在606，太陽能電池被夾在透鏡和基板之間，以形成太陽能轉換器。基板 的第一表面面對透鏡，並且基板的第二表面被暴露，以形成太陽能轉換器的外表面。透鏡和 基板均被提供有用於熱吸收和冷卻太陽能電池的流體的至少一個通道。
【權利要求】
1.一種太陽能轉換器，包括: 透鏡； 基板，具有面對所述透鏡的第一表面和與所述第一表面相對的第二表面；以及 至少一個太陽能電池，夾在所述透鏡和所述基板之間，其中，所述透鏡和所述基板每個都被設置有用於接收或引導用於冷卻所述太陽能電池的流體的至少一個通道系統。
2.一種太陽能轉換器，特別是根據權利要求1的太陽能轉換器，包括: 透鏡； 基板，具有面對所述透鏡的第一表面和與所述第一表面相對的第二表面；以及 至少一個太陽能電池，夾在所述透鏡和所述基板之間，其中，所述透鏡和/或所述基板都被設置有至少一個肋片，用於冷卻所述至少一個太陽能電池。
3.根據權利要求1和2中任一項所述的太陽能轉換器，其中，所述基板的所述第二表面被暴露，以形成所述太陽能轉換器的外表面。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的太陽能轉換器，其中，太陽能電池的陣列被夾在所述透鏡和所述基板之間。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的太陽能轉換器，其中，所述透鏡的所述通道系統包括相互流體連通的多個通道。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的太陽能轉換器，其中，所述透鏡包括相互平行布置的多個通道，並且其中，所述透鏡的這些平行通道屬於所述透鏡的相同通道系統和/或屬於所述透鏡的不同通道系統。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的太陽能轉換器，其中，所述基板的所述通道系統包括相互流體連通的多個通道。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的太陽能轉換器，其中，所述基板包括相互平行布置的多個通道，並且其中，這些平行通道屬於所述基板的相同和/或不同通道系統。
9.根據權利要求6和8所述的太陽能轉換器，其中，所述透鏡的所述平行通道與所述基板的所述通道系統的所述平行通道平行布置。
10.根據權利要求6和8所述的太陽能轉換器，其中，所述透鏡的所述平行通道垂直於所述基板的所述平行通道布置。
11.根據前述權利要求中任一項所述的太陽能轉換器，其中，所述透鏡包括與所述透鏡的至少一個通道系統連通的開口，所述開口被設置在所述透鏡的外表面中。
12.根據前述權利要求中任一項所述的太陽能轉換器，其中，所述透鏡的所述至少一個通道系統被密封在所述透鏡內，其中，用於熱吸收和冷卻所述太陽能電池的流體在所述透鏡的所述至少一個通道系統內。
13.根據前述權利要求中任一項所述的太陽能轉換器，其中，所述基板包括與所述基板的所述至少一個通道系統連通的開口，所述開口被設置在所述基板的外表面中。
14.根據前述權利要求中任一項所述的太陽能轉換器，其中，所述基板的所述至少一個通道系統被密封在所述基板內，其中，用於冷卻所述太陽能電池的所述流體在所述至少一個通道系統內。
15.根據前述權利要求中任一項所述的太陽能轉換器，進一步包括在所述透鏡和所述太陽能電池之間的粘合層，其中，所述粘合層的上表面與所述透鏡接觸，並且其中，所述粘合層的下表面與所述太陽能電池接觸。
16.根據前述權利要求中任一項所述的太陽能轉換器，進一步包括在所述太陽能電池和所述基板之間的粘合層，其中，所述粘合層的上表面與所述太陽能電池接觸，並且所述粘合層的下表面與所述基板的所述第一表面接觸。
17.根據前述權利要求中任一項所述的太陽能轉換器，其中，所述基板的所述至少一個通道系統的至少一個通道形成在所述基板的所述第一和/或第二表面中或上，或者通過在所述基板的所述第一表面或所述第二表面內設置的凹口或凹槽形成。
18.根據權利要求17所述的太陽能轉換器，其中，所述基板的所述第一和/或第二表面為波紋形，用於提供所述基板的所述至少一個通道系統的通道。
19.根據前述權利要求中任一項所述的太陽能轉換器，其中，所述透鏡的所述至少一個通道系統的至少一個或所有通道的橫截面由所述透鏡的材料完全包圍。
20.根據前述權利要求中任一項所述的太陽能轉換器，其中，所述基板的所述至少一個通道系統的至少一個或所有通道的橫截面由所述基板的材料完全包圍。
21.根據前述權利要求中任一項所述的太陽能轉換器，其中，所述透鏡、所述太陽能電池和所述基板相互平行。
22.根據前述權利要求中任一項所述的太陽能轉換器，所述透鏡具有面對所述至少一個太陽能電池的表面，所述表面具有至少一個凹口，其中，所述透鏡具有位於所述至少一個通道系統的兩個通道之間的至少一個隔牆，並且其中，所述至少一個隔牆相對於所述至少一個凹口定位。
23.一種用於冷卻具有透鏡、基板和夾在所述透鏡和所述基板之間的至少一個太陽能電池的太陽能轉換器的方法，所述方法包括以下步驟:· 冷卻在兩個相對側上的所述至少一個太陽能電池，其中，所述透鏡被布置在這兩個相對側之一上，並且其中，所述基板被布置在這兩個相對側中的另一個上。
24.根據權利要求23所述的方法，其中，通過設置在所述基板中設置的至少一個第一通道系統中或者流過所述至少一個第一通道系統的流體，並且通過設置在所述透鏡中設置的至少一個第二通道系統中或流過所述至少一個第二通道系統的流體，執行所述至少一個太陽能電池的冷卻。
25.根據權利要求24所述的方法，其中，流過所述至少一個第一通道系統的流體是加壓流體。
26.根據權利要求24所述的方法，其中，流過所述至少一個第一通道系統的流體是不加壓流體。
27.根據權利要求24至26中任一項所述的方法，其中，流過所述至少一個第二通道系統的流體是加壓流體。
28.根據權利要求24至26中任一項所述的方法，其中，流過所述至少一個第二通道系統的流體是不加壓流體。
29.根據權利要求24至28中任一項所述的方法，其中，所述太陽能轉換器是根據權利要求I至22中任一項所述的太陽能轉換器。
【文檔編號】H01L31/055GK103597612SQ201280027024
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年2月8日 優先權日:2011年5月6日
【發明者】孫俊生 申請人:奧發太陽能私人有限公司