[發明專利]高倍率的線聚焦太陽能光電轉換裝置

有效

• 申請號: 201010161005.4
• 申請日: 2010-05-04
• 公開（公告）號: CN101860271A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 馮冠華;鐘瑋
• 申請（專利權）人: 河北英沃泰電子科技有限公司
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00;G02B5/10;G02B1/10
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 李榮文

技術領域

本發明屬于太陽能光電轉換領域，具體涉及一種高倍率反射型線聚焦太陽能光電轉換裝置。

背景技術

太陽能光伏發電技術將太陽能直接轉換為電能，是最有應用前景的太陽能利用方式之一。但光伏發電產業目前存在的主要問題是：太陽能電池材料昂貴，發電成本過高。高倍率的聚焦系統是降低發電成本的有效途徑，因為其可節約大量昂貴的半導體材料。

目前常用的方法是采用菲涅爾透鏡形成點聚焦。而采用菲涅爾透鏡具有以下缺點：①菲涅爾透鏡成本昂貴，由于它的光學性能要求，成本很難下降；②菲涅爾透鏡透光效率較低，因為除了材料本身吸收光之外，主要還是由于透鏡環狀齒的光散射，其透鏡透光率一般在75％-80％，最高85％；③采用塑料菲涅爾透鏡，長時期使用會發黃，影響透明度，并且翹曲形變，若采用玻璃加硅凝膠的菲涅爾透鏡，盡管有較好的環境適應能力，但它的會聚光的光型很差，并且自重太重。采用反射鏡聚焦能夠克服上述菲涅爾透鏡的缺點，其能夠反射所有的太陽輻射波長的光，可有效地將太陽光聚焦在焦點上，其理論的聚焦極限可達到67666Suns，是透鏡聚焦的四倍。但是采用反射式點聚焦的缺點是制作大面積的反射鏡，工藝復雜，造價相當昂貴。

若采用線聚焦形式的反射鏡，其制作成本將大幅降低，只需將太陽光高反射的薄平板(塑料基或薄鋼基)進行一維彎曲，加工成拋物面形狀，形成槽式拋物面反射鏡(parabolic?trough)即可。但上述線聚焦的反射鏡，其制作工藝通常采用將鋼板彎曲成拋物面形狀，加工精度差，使用不方便，聚光倍率不高，一般只能達到100倍左右。所以，上述線聚焦的反射鏡大都用于太陽能集熱器的聚光器，接收器將會聚的太陽光轉換為熱能加以利用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術中線聚焦形式的反射鏡聚焦倍率較低的缺點，提供一種高倍率的線聚焦太陽能光電轉換裝置。

為解決上述技術問題，本發明的基本構思是：采用二級聚光，第一級用反射式線聚焦，第二級用透射式線聚焦，經二級聚焦后提高了太陽能的線聚焦的聚焦倍率，并增加了太陽光的允許入射角。

作為本發明基本構思的第一種技術方案是：其包括至少一個太陽能接收單元，所述太陽能接收單元包括密閉的殼體和位于所述殼體的前、后側壁之間的槽式半拋物面反射鏡，在槽式半拋物面反射鏡的光線會聚處設置柱面透鏡，在所述柱面透鏡的光輸出處設置太陽能光電轉換器，所述的柱面透鏡和太陽能光電轉換器固定連接在所述殼體的右側內壁上。

所述的殼體的前、后內側壁上設有與所述槽式半拋物面反射鏡的兩個側邊相適配的嵌槽。

所述槽式半拋物面反射鏡采用塑料或者金屬的薄板，在所述薄板上鍍覆或者粘貼高反射率的太陽能反射膜。所述的薄板可較方便地進行彎曲，將鍍覆或者粘貼太陽能反射膜的薄板插入半拋物線形狀的緊配的嵌槽內，從而無需對薄板進行加工即可形成槽式半拋物面反射鏡。

上述技術方案中采用槽式半拋物面反射鏡會聚太陽光，在其光線會聚位置設置柱面透鏡，經柱面透鏡后，太陽光進一步會聚，增加了太陽光的聚焦倍率，可達到500倍以上，并且增加了太陽光的允許入射角。太陽光允許入射角增加的好處：第一，可降低太陽能光電轉換裝置在裝配時的對準精度要求，為實現裝配自動化創造條件；第二，也使更多的太陽光能量傳遞到太陽能光電轉換器上，提高了輸出電功率；第三，降低了對跟蹤系統的精度要求，從而降低了能耗和系統成本；第四，降低了由于氣流波動造成本發明的裝置的抖動，使輸出功率更穩定。

作為本發明基本構思的第二種技術方案是：包括至少一個太陽能接收單元，所述太陽能接收單元包括密閉的殼體和位于所述殼體的前、后側壁之間的槽式半拋物面反射鏡，在槽式半拋物面反射鏡的光線會聚處設置雙曲面反射鏡，雙曲面反射鏡的下方光線會聚處設置柱面透鏡，在柱面透鏡的光輸出處設置太陽能光電轉換器，所述的雙曲面反射鏡、柱面透鏡和太陽能光電轉換器均設置在所述殼體的右內側壁上。

采用本發明的技術方案所產生的有益效果在于：(1)太陽光經由柱面透鏡的再聚焦后獲得更高的聚光倍率，有利于降低太陽能發電的成本；(2)太陽能光電轉換系統的太陽光允許入射角增加了；(3)在進一步改進的方案中，采用薄板鍍覆或者粘貼太陽能反射膜和嵌槽的結構，解決現有技術中鋼板整體加工，精度較差的問題，并且其成本較低，為玻璃反射鏡的1/5-1/10，安裝方便，容易更換，利于系統升級，穩定可靠，在10年內其的光反射率變化小于1％。

附圖說明

圖1是本發明的實施例一中的殼體去除前側壁、右側壁后的結構示意圖；