一種提升太陽能電池發(fā)電效率的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能電池相關(guān)領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種能夠提升太陽能電池發(fā)電效率的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]1997年在英國報導指出，依目前石油使用速度，將在四十余年后石油可能使用殆盡。而近幾年來因為石油的超量使用，造成排放出的大量二氧化碳使溫室效應提升，而受到世界各國的重視。石油價格在2005年8月末漲至每桶70美元，甚至在2006年4月創(chuàng)每桶75美元新高。在全球油源逐漸減少及油價一直上漲的趨勢下，未來傳統(tǒng)石油、燃煤等火力發(fā)電方式將更容易受到石油燃煤產(chǎn)量的限制，同時環(huán)境污染及溫室效應也是全球重視的議題。因此，各個國家近一、二十年已積極設(shè)法以再生能源來取代石化燃料發(fā)電，以減輕傳統(tǒng)發(fā)電方式所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題與溫室效應。
[0003]各種再生能源中以燃料電池、風力發(fā)電及太陽能電池最具有發(fā)展的潛力，其中風力發(fā)電及太陽能電池均已商業(yè)化。風力發(fā)電須設(shè)置在環(huán)境適當?shù)牡攸c，太陽能電池的設(shè)置在環(huán)境影響下比較沒有受到限制。太陽能發(fā)電是一種可再生的環(huán)保發(fā)電方式，其發(fā)電過程中不會產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體，因此不會對環(huán)境造成污染。太陽能電池發(fā)電具有免費、無限、對生態(tài)環(huán)境的低影響、固定一致的轉(zhuǎn)化效率、使用壽命長達20年以上及可采用太陽光以外的其他光源等優(yōu)點，所以太陽能電池的應用與研究已是現(xiàn)今在再生能源發(fā)展的重要方向之一。
[0004]從五十年代開始，太陽能產(chǎn)業(yè)的整合業(yè)已漸漸成形，受到美、日、德等先進國家發(fā)起的大規(guī)模國家光伏發(fā)展計劃和太陽能屋頂計劃的刺激與推動，世界光伏工業(yè)(photovoltaic industry)近年來保持著年均30%以上的高速增長，是個比信息科技(IT)產(chǎn)業(yè)發(fā)展還快的產(chǎn)業(yè)。然而，目前常用硅質(zhì)太陽能電池的太陽光與電能的轉(zhuǎn)換效率平均僅約15%左右，與核能發(fā)電的36%左右、燃煤發(fā)電的45%左右相對來說低得多。因此，如何提升太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，以使環(huán)保、壽命長的太陽能電池的實用性提升，而能夠替代不環(huán)保的燃煤發(fā)電或有潛在安全疑慮的核能發(fā)電，是現(xiàn)代人亟欲解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于上述問題，本發(fā)明提出一種提升太陽能電池發(fā)電效率的方法，本發(fā)明適用于各種型式的太陽能電池，提升太陽能電池發(fā)電效率的方法包含:提供一增效結(jié)構(gòu)使該太陽能電池經(jīng)由該增效結(jié)構(gòu)接收光能，其中該增效結(jié)構(gòu)為一立體結(jié)構(gòu)，提升太陽能電池發(fā)電效率的一種技術(shù)是利用立體結(jié)構(gòu)的表面積大于太陽能電池平板面積的原理，增加光能的導入到太陽能電池，以提升其整體發(fā)電效率，此立體結(jié)構(gòu)的組成可包含固體、液體、氣體等形式的組合，也可為不同物質(zhì)的組合，尤其以液體、固體或其組合形成的結(jié)構(gòu)易于建置。所述組成立體結(jié)構(gòu)的液體或固體，若為高透光率的液體，高透光率的固體或其組合效果較佳，透明的液體，透明的固體或其組合效果尤佳。整個立體結(jié)構(gòu)建置于所欲增效的太陽能電池上，以提升太陽能電池的發(fā)電效率。另外增加光能導入量會受到立體結(jié)構(gòu)的光吸收量影響，若要提升太陽能電池整體發(fā)電效率，增加導入的光能量需克服光能吸收量，若是如此，在欲增加發(fā)電效率的太陽能電池上建置增效結(jié)構(gòu)，能夠?qū)μ柲茈姵禺a(chǎn)生光能增加的凈量，即光能增量大于光能吸收量，即可增加太陽能電池的發(fā)電效率，因此所用組成立體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)為較高透光率，增加太陽能電池發(fā)電效率的效果較佳，可以產(chǎn)生提升太陽能電池發(fā)電效率，若所用組成立體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)為透明的物質(zhì)，增加太陽能電池發(fā)電效率的效果更佳，另外在于增加立體結(jié)構(gòu)其正面及側(cè)面的面積有助于提升光能導入量，可提升太陽能電池的發(fā)電效率。另外所用立體結(jié)構(gòu)提升太陽能電池效率的另一種技術(shù)在于立體結(jié)構(gòu)使用高折射率的物質(zhì)來組成，使組成立體結(jié)構(gòu)物質(zhì)的平均折射率高于太陽能電池放置外圍的環(huán)境物質(zhì)(例如空氣)的折射率，使單位面積導入光能量增加，提升太陽能電池的發(fā)電效率，當增效結(jié)構(gòu)物質(zhì)的折射率大于環(huán)境物質(zhì)的折射率，由于增效結(jié)構(gòu)物質(zhì)的影響，受光系統(tǒng)的數(shù)值孔徑(Numerical aperture)增大，太陽能電池的等效受光角增大，而Airy pattern也較集中，因此太陽能電池的光導入量增加，太陽能電池的等效效率提升。所用組成立體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，其折射率高者，其增加太陽能電池發(fā)電效率也較佳，所用于立體結(jié)構(gòu)物質(zhì)的平均折射率，只要大于環(huán)境物質(zhì)(一般是空氣)的平均折射率即有效果。再者所用立體結(jié)構(gòu)提升太陽能電池效率的另一種技術(shù)是利用所用組成增效立體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)例如玻璃、聚合物，水(包含海水、淡水等形式)、水溶液、有機化合物(碳氫化合物、碳氫氧化合物等)等或其組合，將此增效結(jié)構(gòu)建置于太陽能電池表面或是增效結(jié)構(gòu)有包含液體，可將太陽能電池浸入增效結(jié)構(gòu)的液體中，利用增效結(jié)構(gòu)的物質(zhì)尤其是液體(例如水、水溶液、有機化合物等)的熱傳導，熱輻射、流動(例如熱對流)、相變化(例如蒸發(fā))，使太陽能電池表面溫度下降，提升太陽能電池效率，所利用的增效立體結(jié)構(gòu)包含液體例如水(包含海水、淡水等形式)、水溶液、有機化合物(例如酒精、丙酮等等)等或其組合，可易于降低太陽能電池表面溫度也提升其效率，習知太陽能板散熱采用的方法為在太陽能板背面或周圍建置散熱機構(gòu)，本發(fā)明的一利用太陽能電池的正面散熱或?qū)⑻柲茈姵亟胗谝后w來散熱，為其特征，此種方法增效結(jié)構(gòu)產(chǎn)生降低溫度，只要降溫所產(chǎn)生太陽能電池效率增高值大于光能被增效結(jié)構(gòu)物質(zhì)吸收所降低的太陽能電池效率值，產(chǎn)生太陽能電池效率增加凈值，即有提升太陽能電池效率的效果。另外也可以增效結(jié)構(gòu)的物質(zhì)組成提升太陽能電池效率，此是利用所用增效物質(zhì)的組成來達成，此組成包含液體，例如水(包含海水、淡水等形式)、水溶液、有機化合物(碳氫化合物、碳氫氧化合物等)或其組合，藉由液體和太陽能電池表面接觸，液體因連通管原理，易于流動，可均勻覆蓋于太陽能電池表面，可稀釋附于太陽能電池表面會影響其光接收量的雜質(zhì)，以及利用所用液體其平均折射率高于太陽能電池置放環(huán)境的環(huán)境物質(zhì)(例如空氣)的折射率，改善太陽能電池表面和空氣間的界面狀態(tài)，可以改善太陽能電池表面的光能導入狀態(tài)，增加光能量進入太陽能電池，提升太陽能電池效率。
[0006]上述方法中，該液體可為水(包含海水、淡水等等形式)、水溶液、有機化合物(例如酒精、丙酮、甲醇等)等等?；蚱浣M合；該固體可為石英、玻璃、聚合物(例如塑料)等等或其組合。依據(jù)前述提升太陽能電池發(fā)電效率的方法，本發(fā)明還提供一種提升太陽能電池發(fā)電效率的裝置，包含:至少一太陽能電池；以及至少一增效結(jié)構(gòu)，設(shè)置使該太陽能電池經(jīng)由該增效結(jié)構(gòu)接收光能；其中該增效結(jié)構(gòu)為一立體結(jié)構(gòu)，提升太陽能電池發(fā)電效率的一種技術(shù)是利用立體結(jié)構(gòu)的表面積大于太陽能電池平板面積的原理，增加光能的導入于太陽能電池，以提升其整體發(fā)電效率，此立體結(jié)構(gòu)的組成可包含固體、液體、氣體等形式的組合，也可為不同物質(zhì)的組合，尤其以液體、固體或其組合形成的結(jié)構(gòu)易于建置。所述組成立體結(jié)構(gòu)的液體或固體，若為高透光率的液體，高透光率的固體或其組合效果較佳，透明的液體，透明的固體或其組合效果尤佳。整個立體結(jié)構(gòu)建置或制作于所欲增效的太陽能電池，以提升太陽能電池的發(fā)電效率。另外增加光能導入量會受到立體結(jié)構(gòu)的光吸收量影響，若要提升太陽能電池整體發(fā)電效率，增加導入的光能量需克服光能吸收量，若是如此，在欲增加發(fā)電效率的太陽能電池上建置的增效結(jié)構(gòu)，能夠?qū)μ柲茈姵禺a(chǎn)生光能增加的凈量，即光能增量大于光能吸收量，即可增加太陽能電池的發(fā)電效率，因此所用組成立體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)為較高透光率，增加太陽能電池發(fā)電效率的效果較佳，可以產(chǎn)生提升太陽能電池發(fā)電效率，若所用組成立體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)為透明的物質(zhì)，增加太陽能電池發(fā)電效率的效果更佳，另外在于增加立體結(jié)構(gòu)其正面及側(cè)面的面積有助于提升光能導入量，可提升太陽能電池的發(fā)電效率。另外所用立體結(jié)構(gòu)提升太陽能電池效率的另一種技術(shù)在于立體結(jié)構(gòu)使用高折射率的物質(zhì)來組成，使組成立體結(jié)構(gòu)物質(zhì)的平均折射率高于太陽能電池放置外圍的環(huán)境物質(zhì)(例如空氣)的折射率，使單位面積導入光能量增加，提升太陽能電池的發(fā)電效率，當增效結(jié)構(gòu)物質(zhì)的折射率大于環(huán)境物質(zhì)的折射率，由于增效結(jié)構(gòu)物質(zhì)的影響，受光系統(tǒng)的數(shù)值孔徑(Numerical aperture)增大，太陽能電池的等效受光角增大，而Airy pattern也較集中，因此太陽能電池的光導入量增加，太陽能電池的等效效率提升。所用組成立體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，其折射率高者，其增加太陽能電池發(fā)電效率也較佳，所用于立體結(jié)構(gòu)物質(zhì)的平均折射率，只要大于環(huán)境物質(zhì)(一般是空氣)的平均折射率即有效果。再者所用立體結(jié)構(gòu)提升太陽能電池效率的另一種技術(shù)是利用所用組成增效立體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)例如玻璃、聚合物，水(包含海水、淡水等形式)、水溶液、有機化合物(碳氫化合物、碳氫氧化合物等)等或其組合，將此增效結(jié)構(gòu)建置于太陽能電池表面或是增效結(jié)構(gòu)有包含液體，可將太陽能電池浸入增效結(jié)構(gòu)的液體中，利用增效結(jié)構(gòu)的物質(zhì)尤其是液體(例如水、水溶液、有機化合物等)的熱傳導，熱輻射、流動(例如熱對流)、相變化(例如蒸發(fā))，使太陽能電池表面溫度下降，提升太陽能電池效率，所利用的增效立體結(jié)構(gòu)包含液體例如水(包含海水、淡水等形式)、水溶液、有機化合物(例如酒精、丙酮等等)等或其組合，可易于降低太陽能電池表面溫度也提升其效率，習知太陽能板散熱采用的方法為在太陽能板背面或周圍建置散熱機構(gòu)，本發(fā)明的一利用太陽能電池的正面散熱或?qū)⑻柲茈姵亟胗谝后w來散熱，為其特征，此種方法增效結(jié)構(gòu)產(chǎn)生降低溫度，只要降溫所產(chǎn)生太陽能電池效率增高值大于光能被增效結(jié)構(gòu)物質(zhì)吸收所降低的太陽能電池效率值，產(chǎn)生太陽能電池效率增加凈值，即有提升太陽能電池效率的效果。另外也可以增效結(jié)構(gòu)的物質(zhì)組成提升太陽能電池效率，此是利用所用增效物質(zhì)的組成來達成，此組成包含液體，例如水(包含海水、淡水等形式)、水溶液、有機化合物(碳氫化合物、碳氫氧化合物等)或其組合，藉由液體和太陽能電池表面接觸，液體因連通管原理，易于流動，可均勻覆蓋于太陽能電池表面，可稀釋附于太陽能電池表面會影響其光接收量的雜質(zhì)，以及利用所用液體其平均折射率高于太陽能電池置放環(huán)境的環(huán)境物質(zhì)(例如空氣)的折射率，改善太陽能電池表面和空氣間的界面狀態(tài)，可以改善太陽能電池表面的光能導入狀態(tài)，增加光能量進入太陽能電池，提升太陽能電池效率。
[0007]前述裝置可選擇性地加上一支撐結(jié)構(gòu)以支撐并固定該增效結(jié)構(gòu)于該太陽能電池的上表面。該支撐裝置也可同時支撐該增效結(jié)構(gòu)與該太陽能電池。
[0008]在本發(fā)明的一實施例中，該裝置進一步包含一散熱裝置與一循環(huán)裝置，以使該液體的溫度降低，進而降低太陽能電池的溫度，而使太陽能電池的發(fā)電效率得以進一步提升。
[0009]在本發(fā)明的一實施例中，該裝置是包含多個太陽能電池，可形成一太陽能電池數(shù)組，而增加發(fā)電量。
[0010]在本發(fā)明又一實施例中，該裝置包含多個增效結(jié)構(gòu)，每一太陽能電池設(shè)置對應的增效結(jié)構(gòu)。
[0011]經(jīng)由本發(fā)明的技術(shù)特征，可運用