[發(fā)明專利]薄斷面太陽能集中器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010229742.3
• 申請日: 2010-07-13
• 公開（公告）號(hào): CN101958355A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: Y·劉
• 申請（專利權(quán)）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號(hào): H01L31/052
• 分類號(hào): H01L31/052;H01L31/0232
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張曉冬;王忠忠

本申請要求2009年7月14日提交的且題為“Low?Profile?Solar?Concentrator”的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?1/270852的權(quán)益。2009年7月14日提交的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?1/270852在此引入以供參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能，并且具體地涉及太陽能的收集。更具體地，本發(fā)明涉及用于收集和轉(zhuǎn)換太陽能的機(jī)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是薄斷面(low?profile)太陽能聚集器(solar?collector)。該聚集器可以具有多個(gè)會(huì)聚透鏡，其在柔性板上緊密地結(jié)合在一起形成陣列。透鏡可以把光聚焦到諸如光波導(dǎo)之類的光傳送機(jī)構(gòu)上，該光傳送機(jī)構(gòu)把光從聚集器透鏡傳送到板邊緣處的一個(gè)或多個(gè)光-電轉(zhuǎn)換器(諸如光伏電池或太陽能電池)。這些透鏡可以可選擇地把光聚焦到光-電轉(zhuǎn)換器上。導(dǎo)體可以把電從光-電轉(zhuǎn)換器傳送到板邊緣處的電連接塊。柔性板可以是卷的、折疊的或者適配到非平面表面上的形式。具有多個(gè)會(huì)聚透鏡的兩個(gè)或多個(gè)薄斷面太陽能集中器(solar?concentrator)可以被組合以形成更大的太陽能聚集板。

附圖說明

圖1是具有會(huì)聚透鏡陣列的太陽能聚集器板的說明性示例的圖示；

圖2是圖1中的聚集器板的組件的圖示；

圖3是具有六邊形形狀的聚集器透鏡的陣列的圖示；

圖4是六邊形形狀的示例聚集器的圖示；

圖5是具有方形聚集器透鏡的示例陣列的圖示，該方形聚集器透鏡具有與用于圖1中的聚集器板的光聚集與轉(zhuǎn)換配置不同的光聚集和轉(zhuǎn)換配置；

圖6是指示圖5中所示的陣列的每個(gè)透鏡及其相關(guān)組件的各方面的圖示；以及

圖7是被放置在一起以形成更大的光聚集板的多個(gè)光聚集器模塊或板的圖示。

具體實(shí)施方式

在大規(guī)模的太陽能光伏(PV，Photovoltaic)功率轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)方式中使用的許多當(dāng)前太陽能集中器結(jié)構(gòu)可以使用在若干英寸到英尺或米的量級(jí)的巨型光學(xué)設(shè)備(bulk?optics)上。

雖然也許可能在便攜式尺度上使太陽能集中器結(jié)構(gòu)微型化，但是形狀可能以典型的龐大容積測定形式，即典型地可能包含類似的厚度和橫向尺寸。不容易的或不明顯的是：把太陽能集中器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)在大面積板中，或者實(shí)現(xiàn)成易于攜帶包或具有柔性形狀因素。

本方案可以涉及在光學(xué)域中創(chuàng)建太陽光聚集系統(tǒng)。該系統(tǒng)不增加厚度且不顯著增大PV(光伏)電池(光-電轉(zhuǎn)換裝置)的大小的情況下可以被橫向縮放。最終結(jié)果是構(gòu)思“板”形式的太陽能集中器，其可以是柔性的、輕質(zhì)的且堅(jiān)固耐用的，并且可以大面積地聚集光，并且把聚集的光“折疊”在聚集器“板”內(nèi)(例如折疊到邊緣)且強(qiáng)度增加，然后使用在聚集器板的邊緣(例如側(cè)桿)處的窄條帶的太陽能PV電池(減小系統(tǒng)總成本)把光轉(zhuǎn)換成電功率。

本方案可以具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征。其可以具有以輕質(zhì)塑料(具有到焦點(diǎn)12的小焦距h?52)實(shí)現(xiàn)的低f#(例如＜1)但較小大小的會(huì)聚透鏡(直徑D?51在～mm范圍內(nèi)，例如大小為10到30mm)。對(duì)于薄斷面而言，其可以具有“h＜D”。對(duì)于薄斷面(圖1中透鏡11到點(diǎn)12的焦距)，可以存在與高NA(例如數(shù)值孔徑≥0.5)波導(dǎo)(玻璃或塑料)耦合以從側(cè)邊“用管道輸送”光的透鏡?？梢源嬖诮诲e(cuò)的2D透鏡陣列以及1D波導(dǎo)(WG，waveguide)陣列以形成帶有相對(duì)大面積但具有總體小斷面的光聚集器“板”。光輸出可以被集中到該板的側(cè)面并且被耦合到窄條帶的高效(其可以是晶體)太陽能電池。

光學(xué)聚集器板可以使用柔性、堅(jiān)固耐用且未電連接(即非傳導(dǎo))的輕質(zhì)光學(xué)材料來實(shí)現(xiàn)。能量轉(zhuǎn)換可以在板邊緣處的狹窄區(qū)域內(nèi)發(fā)生，并且使得對(duì)昂貴晶體半導(dǎo)體(例如多結(jié)的Si、Ge、GaAs、InGaP或其組合)太陽能電池的使用最小化。

聚集器板49可以具有位于會(huì)聚透鏡41的焦斑12附近的太陽能電池47并且具有從電池延伸到板邊緣的電線(圖5和圖6)。這些電線可以以期望的配置進(jìn)行連接以用于電功率輸出。