八面低倍聚光光伏單元體及其構成的聚光光伏組件和聚光光伏發電裝置的製作方法

2024-03-23 17:48:05 1

本發明屬於太陽能光伏發電技術領域，涉及一種八面低倍聚光光伏單元體、以及由該聚光光伏單元體構成的聚光光伏組件和光伏發電裝置。

背景技術：

隨著傳統燃料能源開發利用對環境造成的危害日益突顯及其可利用能源的有限性，開發可再生清潔能源是全世界面臨的共同課題。在可再生能源開發與利用方式中，光伏發電利用光伏電池將其表面接收的光能轉換成電能，因其以取之不盡用之不竭的太陽能作為能量來源而備受矚目，但普通平板光伏發電裝置度電成本比較高，制約了光伏發電在更大範圍的推廣。

在普通光伏發電裝置基礎上，增加太陽跟蹤器和聚光單元，可以增加光伏電池接收到的太陽輻射量，是提高光伏發電效率、降低度電成本的重要發展方向。目前，國內外已有多種型式、與太陽跟蹤器結合的聚光光伏發電裝置。

聚光光伏發電裝置將由聚光單元匯聚後的太陽光通過光伏電池轉換為電能。已經有近十年商品化歷史的高倍聚光電池可以在超過三百倍太陽光強的條件下工作並具有相當高的光電轉換效率，然而這種耐受高倍光強的聚光型光伏電池的製備需要昂貴的材料和複雜的工藝過程，在其使用過程中需要苛刻的散熱冷卻條件，且對於太陽跟蹤器的精度要求高，由於受這些條件的約束，高倍聚光光伏發電難以得到大範圍推廣。

經過多位研究者發現，用於一個太陽光強度的光伏電池在幾個太陽光強度條件下工作不會明顯降低其光電轉化效率和工作壽命，此類基礎研究推進了低倍聚光電池技術的開發和應用。德國ZSW(The Center for Solar Energy and Hydrogen Research Baden-Wurttemberg)公開了一種使用V型反光板的40KW聚光發電裝置，使太陽輻照強度增加一倍(29th IEEE Photovoltaic Specialists Conference，May 2002)；專利號為US6034319的美國專利公開了一種適用於空間衛星的聚光器，使用銦化鎵光電池以及位於光電池周邊的四邊形反光板，該聚光器的太陽輻照強度增加一倍多；專利號為ZL200510200596.0的發明專利公開了一種使同光漏鬥實現數倍聚光的太陽能光伏電池發電裝置，使用八面體光漏鬥實現了垂直入射太陽光的數倍聚光。上面給出的三種實現方式均是採用反射法將太陽光進行聚光使到達光伏電池的光強度為太陽光強度一倍至數倍，其優點在於在入射太陽光為平行光的情況下，由於平面反光鏡反射效果比較均勻，使得入射到光伏電池的光強度也比較均勻；然而反射法的缺點在於聚光比的有限性。通過數學理論推導可以證明，上述德國ZSW報導的聚光發電裝置，當採用雙面V型反光板所達到的聚光比(即光線垂直照射條件下，光伏電池通過直接輻射和反射(或折射)疊加輻射的接收到的全部光強與光伏電池通過直接輻射接收到的光強的比值)理論極限(反光板與光伏電池傾角大於且接近90°、反光板長度為無限長時)為3(實際應用中，反光板與光伏電池傾角為120°反光板有效長度等於光伏電池長度時，聚光比為2)；專利號為US6034319的美國專利公開的聚光器，採用四面反光板所達到的聚光比理論極限為5(實際應用中，反光板與光伏電池傾角為120°反光板有效長度等於光伏電池長度時，聚光比為3)；專利號為ZL200510200596.0的發明專利公開的太陽能光伏電池發電裝置，由於兩組斜側面反射光線不能均勻覆蓋底面的光伏電池，使用八面體光漏鬥反光板相對於使用四面反光板發電效率提升效果不理想，且不均光強的照射會影響光伏電池使用壽命，此外，八角形的入射窗口在陣列組合中存在較大採光面積浪費。

鑑於低倍聚光光伏發電裝置較普通光伏發電裝置發電效率高、較高倍聚光光伏發電裝置建造和運行維護成本低的比較優勢，其在光伏發電方面具有很大的潛在應用前景，如何提高聚光比、降低建造成本，從而提高低倍聚光光伏發電裝置的發電效率和經濟效益，是目前本領域技術人員研究的重點和難點。

技術實現要素：

本發明的目的旨在提供一種八面低倍聚光光伏單元體，由多個聚光光伏單元體構成的聚光光伏組件以及由多個聚光光伏單元體或由多個聚光光伏組件構成的聚光光伏發電裝置，通過提升聚光比直接提升光伏電池太陽輻射量和發電量；通過每一塊反光板反射光均勻布滿光伏電池表面，保證反射光疊加輻射的均勻性，促進光伏電池長期穩定運行；通過聚光光伏單元體緊湊排列，減少採光面積的浪費，提高雙軸跟蹤系統利用率，總之，通過多方面的效率提升降低光伏發電度電成本。

為了達到上述目的，本發明採取以下技術方案來實現。

本發明提供了一種八面低倍聚光光伏單元體，包括正方形或近似正方形光伏電池以及圍繞光伏電池設置的四個正側面反光板和四個斜側面反光板，四個正側面反光板分別與光伏電池的四條邊相對，四個斜側面反光板分別與光伏電池四個角相對，形成正側面反光板與斜側面反光板交替排布；每個正側面反光板含有矩形有效反光面，每個斜側面反光板含有菱形有效反光面，各矩形有效反光面和各菱形有效反光面將垂直於光伏電池所在平面的入射光反射，所產生的反射光剛好均勻布滿光伏電池表面。垂直於光伏電池所在平面的平行光通過每個正側面反光板和斜側面反光板有效反光面的反射，可以剛好均勻覆蓋到光伏電池上的每一點；因此，光伏電池既可以接收到太陽的直接輻射，又可以接收到由正側面反光板和斜側面反光板反射形成的疊加輻射，從而可以增強太陽光在光伏電池上的聚光效果，並且輻射均勻；該八面低倍聚光光伏單元體的四個正側面反光板和四個斜側面反光板外沿圍成的範圍即太陽光入射窗口，在其緊湊布置的條件下，八個反光板在光伏電池所在平面投影的外沿圍成的12邊形近似於正方形，該八面低倍聚光光伏單元體理論極限聚光比為9倍。上述近似正方形光伏電池是指相對於覆蓋自身的最小正方形，面積佔比在75％以上、外形與之近似的光伏電池片或者光伏電池片組合。實際在光伏電池片加工過程中，以正方形為雛形，因倒角、磨邊或裁剪會產生形狀的變化，此外，在正方形光伏電池排列組合中也存在間隙。本發明中出現的光伏電池邊長是指覆蓋光伏電池的最小正方形的邊長；光伏電池對角線長度是指覆蓋光伏電池的最小正方形的對角線長度。

上述八面低倍聚光光伏單元體，所述菱形有效反光面所在平面與光伏電池所在平面所成的角度為小於135°的鈍角，當菱形有效反光面所在平面與光伏電池所在平面所成角度接近90°時，為了滿足將垂直於光伏電池所在平面的入射光反射且均勻布滿光伏電池表面，斜側面反光板的高度將接近無限高，當菱形有效反光面所在平面與光伏電池所在平面所成角度接近135°時，斜側面反光板對聚光比的貢獻將接近於零，因此從反光板成本控制和聚光比提升綜合優化的角度考慮，菱形有效反光面所在平面與光伏電池所在平面所成角度優選為100～125°鈍角；另外，所述斜側面反光板所含菱形有效反光面其中一對角線平行於光伏電池的一條對角線，並且長度與之相等；菱形有效反光面的另一對角線在光伏電池所在平面的投影與光伏電池另一條對角線共線，其長度L1的計算公式為：L1＝M÷sin45°×cos(α×2-180°)÷cos(180°-α)，其中M為光伏電池邊長，α為菱形有效反光面所在平面與光伏電池所在平面所成的鈍角角度；為了充分利用反光面，斜側面反光板設置應接近光伏電池，同時為正側面反光板設置留出足夠空間，菱形有效反光面的一條對角線的延長線與光伏電池所在平面的交點與光伏電池鄰近角點之間的距離大於零、小於等於光伏電池邊長的0.5倍。當光伏電池為近似正方形時，斜側面反光板所含菱形有效反光面可以做適應性調整，例如當光伏電池為設置倒角的光伏電池時，斜側面反光板的菱形有效反光面可以去掉與倒角相對應的無效部分(即將入射的太陽光反射到光伏電池倒角的部分)。

上述八面低倍聚光光伏單元體，矩形有效反光面所在平面與光伏電池所在平面所成的角度為小於135°的鈍角，基於與斜側面反光板相同的理由，從反光板成本控制和聚光比提升綜合優化的角度考慮，斜側面反光板與光伏電池所在平面所成角度優選為100～125°鈍角；此外，為了避免遮擋斜側面反光板反射的太陽光線，正側面反光板不應高於相鄰兩斜側面反光板菱形有效反光面相近角點連線與光伏電池鄰近邊構成的平面；所述正側面反光板所含矩形有效反光面一組邊與光伏電池所在平面平行，且該組邊長度等於光伏電池邊長；矩形有效反光面另一組邊在光伏電池所在平面的投影與光伏電池相應邊線共線，且該組邊長度L2的計算公式為：L2＝M×cos(β×2-180°)÷cos(180°-β)，其中M為光伏電池邊長，β為矩形有效反光面所在平面與光伏電池所在平面所成的鈍角角度；矩形有效反光面所在平面與光伏電池所在平面的交線與光伏電池鄰近邊之間的距離小於等於光伏電池邊長的0.7倍。當光伏電池為近似正方形時，正側面反光板的矩形有效反光面可以做適應性調整，例如當光伏電池為設置倒角的光伏電池時，正側面反光板可以去掉與倒角相對應的無效部分(即將入射的太陽光反射到光伏電池倒角的部分)。

上述正側面反光板和斜側面反光板的材料可以從市場上外購，本發明採用的是鏡面鋁板，正側面反光板和斜側面反光板的實際大小和形狀可以根據加工工藝和安裝條件進行適當調整，但應當滿足矩形有效反光面和菱形有效反光面尺寸要求。

上述八面低倍聚光光伏單元體，所述光伏電池由透光面板、上層膠膜、下層膠膜和背板進行封裝，透光面板、上層膠膜、光伏電池、下層膠膜、背板依次疊放，並通過上層膠膜和下層膠膜密封及與透光面板和背板結合；所述背板的背面安裝散熱器。上述透光面板為光伏玻璃或者薄膜面板，光伏玻璃優選為鍍有減反射膜、吸收紅外線、可見光透過率大於90％的光伏鍍膜玻璃，薄膜面板可以為柔性的PVC、PET薄膜面板；上述膠膜可以根據需求選擇，例如EVA膠膜、PVB膠膜等。聚光比4-5倍以上的太陽光強的集中會對光伏電池產生過熱現象、影響發電效率，背板背面安裝的散熱器對光伏電池進行散熱。

上述八面低倍聚光光伏單元體，正側面反光板和斜側面反光板可以通過多個支撐杆根據設計位置進行固定安裝。此外，正側面反光板自矩形有效反光面邊線和/或斜側面反光板自菱形有效反光面邊線向外擴展形成整體化的光漏鬥，所述光伏電池位於光漏鬥的底部，光伏電池安裝於與光漏鬥底面匹配的底板上。根據加工工藝需要，在保證正側面反光板的矩形有效反光面和斜側面反光板的菱形有效反光面基礎上，正側面反光板和斜側面反光板可以單獨或者一起自有效反光面邊線向外擴展至四個正側面反光板和四個斜側面反光板對接形成光漏鬥，正側面反光板和/或斜側面反光板的擴展部分使正側面反光板和斜側面反光板彼此支撐，形成穩定結構，減少外部支撐部件。

本發明進一步提供了一種聚光光伏組件，該聚光光伏組件包括至少一個具有上述光漏鬥形的八面低倍聚光光伏單元體、用於容納聚光光伏單元體的支架體、設置於支架體頂部的透光面板和支架體底部的背板和設置於支架體側部的護板，背板的背面安裝與聚光光伏單元體中光伏電池匹配的散熱器。上述支架體包括多個支撐杆拼接而成的邊框，邊框內部構成容納聚光光伏單元體的空間，邊框側部即支架體側部，邊框頂部即支架體頂部，邊框底部即支架體底部。在該聚光光伏組件中，多個光伏電池可以按照上述給出方法，利用獨立透光面板、上層膠膜、下層膠膜和獨立背板進行單獨封裝，然後將封裝好的光伏電池與光漏鬥構成聚光光伏單元體，再將聚光光伏單元體安裝在支架體的整體背板上，支架頂部安裝整體透光面板；此外，也可以先將多個光伏電池按照設計位置利用獨立透光面板、上層膠膜、下層膠膜封裝在支架體的整體背板上，然後安裝光漏鬥和構成支架體的邊框以及位於支架體頂部的整體透光面板。獨立透光面板的安裝是為了支持光伏電池的真空封裝，而整體透光面板的安裝除了對光伏電池和光漏鬥進行保護以外，還便於光伏電池和反光板表面的清潔。獨立透光面板和整體透光面板的材質可以相同，也可以不同，一般為光伏玻璃或者薄膜面板，光伏玻璃或者薄膜面板的選定可以參考前面給出的材料。

本發明進一步提供了一種聚光光伏裝置，由多個八面聚光光伏單元體和雙軸跟蹤機構構成，多個聚光光伏單元體按矩陣排列，並通過支架安裝在雙軸跟蹤機構上端的支撐平臺上。支架由多個支撐杆構成，其中部分支撐杆按照縱橫方向搭接構成一平面支架，光伏電池安裝在平面支架上，正側面反光板和斜側面反光板通過多根支撐杆按照設計位置安裝在平面支架上，平面支架固定在雙軸跟蹤機構上端支撐平臺上。雙軸跟蹤機構用於對太陽位置進行跟蹤，可以實現東西和南北向角度的調節。本發明提供的聚光光伏單元體可以與本領域任一一種雙軸跟蹤機構匹配使用。

本發明還提供另外一種聚光光伏發電裝置，由多個聚光光伏組件和雙軸跟蹤機構構成，多個聚光光伏組件按矩陣排列並安裝在雙軸跟蹤機構上端的支撐平臺上。聚光光伏組件通過自身的支架體與雙軸跟蹤機構上端的支撐平臺固連。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1、由於本發明所述聚光光伏單元體中，光伏電池既可以接收到太陽的直接輻射，又可以接收到由4塊正側面反光板和4塊斜側面反光板反射形成的疊加輻射，聚光光伏單元體的極限聚光比為9，實際應用中聚光比可以超過5，因而相比現有低倍聚光技術方案，光伏電池單位面積接收的太陽輻射量和單瓦電池發電量都得到了大幅提高；相比現有高倍聚光電池，本發明中的光伏電池熱量積累速度慢、單位面積累計熱量小、過熱問題及其影響較小，可以降低對光伏電池強光耐受性的要求，有助於降低光伏電池的製備成本，並避免苛刻的散熱冷卻條件，從而有助於電站單瓦投資成本和度電成本的降低；

2、由於本發明所述聚光光伏單元體中，每一塊正側面反光板和斜側面反光板所含有效反光面都能夠將垂直於光伏電池所在平面的入射光反射且所反射的光均勻布滿光伏電池表面，因而光伏電池接收到的反射光疊加輻射是均勻的，有利於光伏電池的長期穩定運行；

3、由於本發明所述聚光光伏單元體中，四個正側面反光板和四個斜側面反光板緊湊布置，八個反光板在光伏電池所在平面投影的外沿圍成的12邊形近似於正方形，聚光光伏單元體矩形陣列緊密排布、縫隙小，採光面積浪費少，雙軸跟蹤系統利用率較高；

4、由於本發明聚光光伏單元體中光伏電池既可以接收太陽的直接輻射，又可以接收到正側面反光板和斜側面反光板反射形成的疊加輻射，太陽入射光線小角度偏移對發電量影響較小，對與之配合使用的雙軸跟蹤機構的跟蹤精度要求大大低於高倍聚光技術方案；

5、由於本發明聚光光伏單元體中正側面反光板和斜側面反光板可以通過支撐杆固定，方便單個反光板的更換，各反光板之間及各反光板與光伏電池之間留出的間隙可以自然排水、通風，便於反光板的清潔和減小風壓，從而延長聚光光伏單元體的使用壽命；

6、由於本發明聚光光伏組件中每個聚光光伏單元體為光漏鬥形，正側面反光板和斜側面反光板彼此相互支撐，節省了額外的支撐部件；聚光光伏組件本身為一整體結構，在進行聚光光伏裝置安裝和維修過程中，安裝和拆卸十分方便；

7、由於本發明聚光光伏發電裝置採用常規光伏電池、平面反光板、簡單支撐架、簡易散熱裝置、通用跟蹤裝置進行組裝，結構簡單、開放、兼容性強，製造和建設成本較低。

附圖說明

圖1為本發明實施例1八面低倍聚光光伏單元體結構示意圖。

圖2為本發明實施例1八面低倍聚光光伏單元體俯視圖。

圖3為本發明實施例1八面低倍聚光光伏單元體接收垂直光伏電池所在平面的入射光的反射幾何關係示意圖。

圖4為圖3中斜側面反光板反射幾何關係示意圖。

圖5為圖3中正側面反光板反射幾何關係示意圖。

圖6為本發明實施例2八面低倍聚光光伏單元體俯視圖。

圖7為本發明實施例3八面低倍聚光光伏單元體俯視圖。

圖8為本發明實施例4八面低倍聚光光伏單元體結構示意圖。

圖9為本發明實施例4八面低倍聚光光伏單元體俯視圖。

圖10為本發明實施例5八面低倍聚光光伏單元體結構示意圖。

圖11為本發明實施例6聚光光伏組件結構示意圖。

圖12為本發明實施例7聚光光伏裝置結構示意圖。

圖13為本發明實施例8聚光光伏裝置結構示意圖。

其中，1-支架體，2-光伏電池，3-正側面反光板，4-斜側面反光板，5-散熱器，6-光伏玻璃，7-護板，8-主體立柱，9、迴轉驅動組件，10-轉動支撐，11-支撐平臺。

具體實施方式

以下將通過實施例並結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員可以根據本發明公開的這些技術啟示做出各種不脫離本發明實質的其它各種具體變形和組合所得到的所有其它實施例，都屬於本發明所保護的範圍。

實施例1

本實施例公開了一種八面低倍聚光光伏單元體，如圖1及圖2所示，包括正方形光伏電池2以及圍繞光伏電池設置的四個正側面反光板3和四個斜側面反光板4，四個正側面反光板3分別與光伏電池2的四條邊相對，四個斜側面反光板4分別與光伏電池2四個角相對，形成正側面反光板3與斜側面反光板4交替排布。8塊反光板在光伏電池所在平面的投影與光伏電池一起分布在以光伏電池為中心的九宮格內，其中斜側面反光板4的投影位於九宮格中心正方形四個角外側對應的正方形(以下簡稱九宮格角部正方形)內，正側面反光板3的投影位於九宮格中心正方形四條邊外側對應的正方形(以下簡稱九宮格邊位正方形)內，8塊反光板在光伏電池所在平面的投影的外沿圍成的12邊形近似於正方形。

如圖3及圖4所示，斜側面反光板4的形狀為菱形，整個菱形斜側面反光板的反光面均為有效反光面，該菱形反光面b1b2b3b4將垂直於光伏電池所在平面的入射光反射，所產生的反射光剛好均勻布滿光伏電池表面，當光線傳播至位於斜側面反光板4外沿的b1、b2、b3、b4點時，經反射分別照射到光伏電池2外沿的a1、a2、a3、a4點上；斜側面反光板的反光面所在平面與光伏電池2所在平面所成的角度α設定為115°；斜側面反光板4的對角線b2b4與光伏電池2相應對角線a2a4平行且相等，長度為1.414M，所述M為光伏電池邊長；斜側面反光板4的另外一條對角線b1b3在光伏電池2所在平面的投影與光伏電池2相應對角線a1a3呈一條直線，對角線b1b3的延長線與光伏電池2所在平面相交於ab，斜側面反光板4所在平面與光伏電池2所在平面相交e1e2。垂直於底面的太陽光入射到斜側面反光板4上任意一點bx時，經反射照射到光伏電池2的ay點上，點bx到光伏電池2所在平面的投影為ex，exay與e1e2相交於ez，根據幾何知識應該有以下關係：ezay＝ezbx×cos(180°－α)÷cos(α×2－180°)＝ezbx×cos(180°－115°)÷cos(115°×2－180°)＝0.657ezbx；依據上述得到的關係，當入射點為b3和b1時，便可得到斜側面反光板4對角線b1b3長度L1和光伏電池邊長M、斜側面反光板4與光伏電池2所在平面所成的角度α之間的關係如下：L1＝M÷sin45°×cos(α×2－180°)÷cos(180°－α)＝M÷sin45°×cos(115°×2－180°)÷cos(180°－115°)＝2.151M；斜側面反光板4的對角線b2b4在光伏電池2所在平面的投影即為九宮格角部正方形的對角線，其與光伏電池2相應對角線a2a4的距離等於對角線a2a4長度，根據幾何關係計算可知，上述對角線b1b3與對角線a1a3的延長線交點ab到光伏電池鄰近角點a1的距離a1ab＝a1a3×(1÷(1+cos(α×2－180°))－0.5)＝M÷sin45°×(1÷(1+cos(115°×2－180°))－0.5)＝0.154M；上述對角線b2b4到光伏電池2所在平面的距離b4e4＝(a1ab+a1a3÷2)×cos(α×2－180°)×tan(180°－α)＝M×(0.154+1÷sin45°÷2)×cos(115°×2－180°)×tan(180°－115°)＝1.187M。

雖然以上僅給出了一個斜側面反光板4的尺寸以及相對於光伏電池2的位置，但四個斜側面反光板4尺寸均相同，且兩兩對稱設置。

如圖3及圖5所示，正側面反光板3的形狀為矩形，整個矩形正側面反光板的反光面均為有效反光面，該矩形有效反光面d1d2d3d4將垂直於光伏電池所在平面的入射光反射，所產生的反射光剛好均勻布滿光伏電池表面，當光線傳播至位於正側面反光板3外沿的d1、d2、d3、d4點時，經反射分別照射到光伏電池2外沿的a1、a2、a3、a4點上；正側面反光板的反光面所在平面與光伏電池2所在平面所成的角度β設定為119.66°；正側面反光板3的一組邊d1d4、d2d3與光伏電池2對應邊平行且長度等於光伏電池2對應邊的長度M，其中上沿邊d2d3與相鄰兩個斜側面反光板b1b2b3b4和c1c2c3c4相鄰角點連線b4c1重合；正側面反光板3的另一組邊d1d2、d3d4在光伏電池2所在平面投影分別與光伏電池的邊a1a2和a3a4在一條直線上，正側面反光板3所在平面與光伏電池2所在平面相交於f1f2。垂直於光伏電池2所在平面的太陽光入射到正側面反光板3上任意一點di時，經反射照射到光伏電池2的aj點上，點di到光伏電池2所在平面的投影為fi，fiaj與f1f2相交於fm，根據幾何知識應該有以下關係：fmaj＝fmdi×cos(180°－β)÷cos(β×2－180°)＝fmdi×cos(180°－119.66°)÷cos(119.66°×2－180°)＝0.970fmdi；依據上述得到的關係，當入射點為d1和d2時，便可得到正側面反光板3的邊線d1d2的長度L2和光伏電池邊長M、正側面反光板3的反光面與光伏電池2所在平面所成的角度β之間的關係如下：L2＝M×cos(β×2－180°)÷cos(180°－β)＝M×cos(119.66°×2－180°)÷cos(180°－119.66°)＝1.031M；正側面反光板3上沿邊d2d3在光伏電池2所在平面的投影即為九宮格邊位正方形的外側邊線，其與光伏電池2鄰近邊a1a4的距離等於九宮格內正方形邊長(即光伏電池邊長M)，根據幾何關係計算可知，上述正側面反光板3所在平面與光伏電池2所在平面相交於f1f2到光伏電池2鄰近邊a1a4的距離f1a1＝2÷(1+cos(β×2－180°))－1＝2÷(1+cos(119.66°×2－180°))－1＝0.324M。

雖然以上僅給出了一個正側面反光板3的尺寸以及相對於光伏電池2的位置，但四個正側面反光板3尺寸均相同，且兩兩對稱設置。

本實施例中的光伏電池2為一塊光伏電池片，由光伏鍍膜玻璃、EVA(Ethylene Vinyl Acetate)膠膜和背板進行封裝，其中光伏鍍膜玻璃、上層EVA膠膜、光伏電池、下層EVA膠膜、背板依次疊放，EVA膠膜在層壓機的熱壓力作用下將光伏鍍膜玻璃和光伏電池2直接密封固定在背板上；背板的背面安裝散熱器5。

本實施例中的聚光光伏單元體可以通過由多個支撐杆構成的支架固定。其中部分支撐杆按照縱橫方向搭接構成一個平面支架，構成聚光光伏單元體的光伏電池2安裝在平面支架上，並通過卡扣將光伏電池與支撐杆固定在一起，正側面反光板和斜側面反光板再通過多根支撐杆按照設計位置安裝在平面支架上。

實施例2

本實施例提供了另外一種八面低倍聚光光伏單元體，與實施例1的不同之處在於本實施例中採用的光伏電池為帶45°倒角的單晶電池片，見圖6所示，覆蓋單晶電池片的最小正方形邊長L3為156mm，去掉倒角後的邊長L4為125mm，倒角三角形直角邊長度為15.5mm。

本實施例為了節省工序，降低製造成本，沒有切割去掉正側面反光板和斜側面反光板與倒角相對應的無效部分。

實施例3

本實施例提供了另外一種八面低倍聚光光伏單元體，如圖7所示，與實施例1的不同之處在於本實施例中採用的正方形光伏電池2是由36塊光伏電池片、按照6×6矩陣排列組成，得到的光伏電池2由光伏玻璃、EVA膠膜和背板進行封裝，封裝後尺寸為990mm×990mm，背板後面安裝的散熱器5的尺寸為990mm×990mm；菱形有效反光面所在平面與光伏電池2所在平面所成的角度α設定為115°，矩形有效反光面所在平面與光伏電池2所在平面所成的角度β設定為119.66°；相應的通過計算可以得到，矩形正側面反光板3的尺寸為1021×990mm，正側面反光板3所在平面與光伏電池2所在平面的交線到光伏電池2鄰近邊的距離為321mm；菱形斜側面反光板4的尺寸為2129mm×1400mm，長對角線的延長線與光伏電池2所在平面交點到光伏電池鄰近角點的距離為152mm，短對角線到光伏電池2所在平面的距離為1175mm。

實施例4

本實施例提供了另外一種八面低倍聚光光伏單元體，如圖8及圖9所示，與實施例1不同之處在於，四個斜側面反光板4的形狀為五邊形，該五邊形斜側面反光板由菱形有效反光面邊線擴展而成，四個正側面反光板3的形狀為矩形，該正側面反光板由矩形有效反光面邊線向下、向上擴展而成，四個正側面反光板3和四個斜側面反光板4交替排布組合形成整體化的光漏鬥，光漏鬥的底面與光伏電池2在同一水平面，所述光伏電池2由與光漏鬥底面形狀匹配的底板支承；所述光伏電池2按照實施例1中提供的方式進行封裝。

本實施例中，聚光光伏單元體的光漏鬥的四個菱形有效反光面所在平面與光伏電池2所在平面所成的角度α設定為110°，一條對角線與光伏電池對角線等長，另一對角線的長度L1＝M÷sin45°×cos(α×2－180°)÷cos(180°－α)＝M÷sin45°×cos(110°×2－180°)÷cos(180°－110°)＝3.168M，長度L1對角線與光伏電池對角線的延長線交點到光伏電池鄰近角點的距離為0.094M；與光伏電池對角線等長的對角線到光伏電池2所在平面的距離為1.685M。四個矩形有效反光面所在平面與光伏電池2所在平面之間所成的角度β設定為120.24°，且所述矩形有效反光面一組邊的長度等於光伏電池邊長M，另外一組邊的長度為L2＝M×cos(β×2－180°)÷cos(180°－β)＝M×cos(120.24°×2－180°)÷cos(180°－120.24°)＝0.978M；由於正側面反光板自有效反光面上沿向上擴展至相鄰兩個斜側面反光板的菱形有效面相近角點連線，自有效反光面下沿向下擴展至與光伏電池所在平面交線，因此正側面反光板3另外一組邊長的實際長度為1.951M，正側面反光板所在平面與光伏電池2所在平面交線到光伏電池鄰近邊的距離為0.132M。所述底板外沿與光漏鬥底面相匹配，形似設置45°倒角、邊長為1.264M的正方形。

實施例5

本實施例提供了另外一種八面低倍聚光光伏單元體，如圖10所示，與實施例4不同的是，本實施例中斜側面反光板4為菱形，整個菱形斜側面反光板的反光面均為有效反光面，正側面反光板3自矩形有效反光面邊線向外擴展成六邊形與菱形斜側面反光板4組合形成整體化的光漏鬥，其中正側面反光板所含矩形有效反光面的上沿向上擴展至與相鄰斜側面反光板的相鄰角點接觸，矩形有效反光面左右兩邊上部向外擴展至與相鄰斜側面反光板的相鄰邊接觸，矩形有效反光面左右兩邊下部向外擴展至相鄰正側面反光板接觸。

聚光光伏單元體的光漏鬥的四個菱形有效反光面保持了實施例4中的長度和相互位置關係，四個矩形有效反光面所在平面與光伏電池2所在平面所成的角度β設定為123.90°，且所述矩形有效反光面一組邊的長度等於光伏電池邊長M，另外一組邊的長度為L2＝M×cos(β×2－180°)÷cos(180°－β)＝M×cos(123.90°×2－180°)÷cos(180°－123.90°)＝0.678M；矩形有效反光面所在平面與光伏電池2所在平面交線到光伏電池鄰近邊的距離為0，即正側面反光板下沿和光伏電池鄰近邊重疊。光漏鬥底面為與光伏電池邊長相等的正方形。

實施例6

本實施例提供了一種聚光光伏組件，如圖11所示，由9個實施例4所述八面低倍聚光光伏單元體按照3×3矩陣排列，封裝在支架體1內，支架體包括由12根支撐杆拼接成的長方體邊框，邊框內部構成容納聚光光伏單元體的空間，邊框四側安裝護板7，邊框頂部安裝光伏玻璃6，邊框底部安裝背板，各聚光光伏單元體的光伏電池2通過EVA膠膜密封固定在背板的正面，背板的背面與各光伏電池的對應位置均安裝有散熱器5。

本實施例中，聚光光伏單元體的光伏電池2的尺寸為156mm×156mm，相應散熱器尺寸為156mm×156mm，聚光光伏單元體的光漏鬥在光伏電池2所在平面的投影接近正方形，尺寸約為468mm×468mm，由聚光光伏單元體構成的聚光光伏組件的尺寸為1420mm×1420mm。

實施例7

本實施例提供了一種聚光光伏發電裝置，如圖12所示，由四個實施例3所述聚光光伏單元體、雙軸跟蹤機構和由多個支撐杆組成的支架構成。其中部分支撐杆按照縱橫方向搭接構成一個平面支架，各聚光光伏單元體的光伏電池2經光伏玻璃、EVA膠膜和背板封裝後安裝在平面支架上，並通過卡扣將封裝後的光伏電池與支撐杆固定在一起，各聚光光伏單元體的正側面反光板和斜側面反光板再通過多根支撐杆按照設計位置安裝在平面支架上，用於支撐單個聚光光伏單元體的平面支架尺寸為2970mm×2970mm。四個聚光光伏單元體按照2×2矩陣排列並通過平面支架安裝在雙軸跟蹤機構上端的支撐平臺11上。由於該聚光光伏單元體中各反光板之間及其各反光板與光伏電池之間留出的間隙可以自然排水、通風，便於反光板的清潔和減小風壓，加之反光板更換方便，可以有效延長聚光光伏單元體的使用壽命。

本實施例採用的雙軸跟蹤機構可以沿著兩個旋轉軸運動，能夠同時跟蹤太陽的方位角與高度角的變化，在最大程度上保證光伏電池與太陽光光線的始終垂直。該雙軸跟蹤機構包括主體支柱8、迴轉驅動組件9、轉動支撐10、支撐平臺11、電動推桿和控制器，主體立柱8用於承載轉動支撐10及其上的支撐平臺11和聚光光伏單元體；迴轉驅動組件9安裝在主體立柱8和轉動支撐10之間，可以帶動轉動支撐10進行水平面的迴轉運動；支撐平臺11安裝在轉動支撐10之上，用於安裝聚光光伏單元體；電動推桿兩端與轉動支撐10和支撐平臺11相連，可以帶動支撐平臺11進行俯仰運動；控制器用於控制迴轉驅動組件和電動推桿的運行。該雙軸跟蹤機構的工作過程為：控制器根據太陽運行軌跡計算判斷太陽位置，採用步進跟蹤方式，通過迴轉驅動組件9驅使轉動支撐10進行水平面的迴轉運動，並通過電動推桿驅使支撐平臺11進行俯仰運動，從而實現安裝在支撐平臺11上的聚光光伏單元體保持垂直於太陽光入射的方向。

在跟蹤情形下，在光伏電池2表面的每一點接收的太陽直接輻射和8次反射輻射形成的疊加輻射是均勻的，當採用實施例3得到的聚光光伏單元體時，其聚光比為5.61。

由於這種聚光光伏單元體所形成的聚光倍數低，配合簡易的散熱裝置，在跟蹤發電過程中，光伏電池2上不會積累過高的溫度。通過聚光光伏單元結構體與雙軸跟蹤機構結合，增加光伏電池接收到的太陽輻射量，光伏電池單位面積接收太陽輻射量和單瓦電池發電量較普通平板光伏系統以及此前反射型低倍聚光技術方案相比大幅上升。由於採用常規光伏電池、通用跟蹤裝置、平面反光板、簡易散熱裝置即可實現聚光光伏裝置的組裝，結構簡單、開放、兼容性強、採購成本較低，電站單瓦投資成本都可以有效控制，度電成本可以大幅降低。

實施例8

本實施例提供了一種聚光光伏發電裝置，如圖13所示，由實施例6所述聚光光伏組件和雙軸跟蹤機構構成。16組聚光光伏組件按照4×4矩陣排列並安裝在雙軸跟蹤機構上端的支撐平臺上。

本實施例採用的雙軸跟蹤機構與實施例7中的雙軸跟蹤機構相同。

在跟蹤情形下，在光伏電池2表面的每一點接收的太陽直接輻射和8次反射輻射形成的疊加輻射是均勻的，當採用實施例6得到的聚光光伏組件時，其聚光比為6.04。

本領域的普通技術人員將會意識到，這裡的實施例是為了幫助讀者理解本發明的原理，應被理解為本發明的保護範圍並不局限於這樣的特別陳述和實施例。本領域的普通技術人員可以根據本發明公開的這些技術啟示做出各種不脫離本發明實質的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發明的保護範圍內。