[發明專利]一維集中式光伏系統

無效

• 申請號: 201080013096.5
• 申請日: 2010-02-24
• 公開（公告）號: CN102484159A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 馬克·A·阿爾博雷;戴維·克萊因;喬治·E·康韋
• 申請（專利權）人: 科根納太陽能公司
• 主分類號: H01L31/048
• 分類號: H01L31/048
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉國偉

相關申請案的交叉參考

本申請案主張2009年2月27日申請的標題為“用于一維集中式光伏系統的設計(Designs?For?1-Dimensional?Concentrated?Photovoltaic?Systems)”的第61/156,428號美國臨時專利申請案和2009年5月27日申請的標題也為“用于一維集中式光伏系統的設計(Designs?For?1-Dimensional?Concentrated?Photovoltaic?Systems)”的第61/181,612號美國臨時專利申請案的優先權權益，所述臨時申請案中的每一者的全文以引用的方式并入本文中。

技術領域

本發明涉及收集太陽能以提供(例如)電力。

背景技術

需要替代性能源來滿足不斷增長的世界范圍能量需求。太陽能資源在許多地理區域中足以部分通過提供電力來滿足此類需求。太陽能電力產生當前正從小生境技術演進為主流行業。隨著發生此轉變，兩個關鍵挑戰是系統成本和可實現的規模(即，在世界范圍內在不因耗盡近期組件/材料供應而抬高系統成本的情況下可安裝多少發電容量)。系統設計和架構可通過(例如)使材料使用減到最少和通過避免使用外來材料來顯著影響這兩個因素。重要的還有基礎架構選擇：到接收器上的光學集中程度。最近安裝的太陽能系統在沒有(即，單位)集中的情況下或以高(大于約20x)集中進行操作。

非集中設計盡管簡單但仍可能消耗極大量的硅和/或其它面板材料，從而可能在太陽能面板安裝速率快速上升的情況下超過世界范圍供應。對于集中式系統，歸因于(每單位面積)多結電池的高成本或歸因于太陽能-熱能產生通常利用非常高的操作溫度來起作用的事實而歷來關注高集中度。高度集中的設計歸因于制作、組裝和對太陽運動的二維跟蹤的嚴格容差而本質上較復雜。這些極端(單位集中和高集中)可能無法反映用于太陽能發電容量的大量產生的最佳設計，尤其是對于直接PV系統來說。

發明內容

揭示一維集中光伏(CPV)系統、設備、集中幾何結構、跟蹤幾何結構和方法，其可適合于(例如)與硅或其它PV電池一起使用。在一維CPV中，將陽光近似聚集到線而非聚集到在二維CPV系統的情況下發生的斑點。

在一個方面中，一種集中太陽能收集器包含：細長的太陽能接收器，其包含一個或一個以上光伏電池；以及細長的菲涅爾反射器，其具有平行于所述接收器的長軸定向的長軸且經布置以在所述菲涅爾反射器和所述太陽能接收器經定向以使得太陽位于或近似位于由所述菲涅爾反射器的光軸與所述接收器的長軸界定的平面中時將太陽輻射反射到所述光伏電池。所述菲涅爾反射器包含多個細長的反射性元件，其相對于彼此且相對于所述接收器固定且具有平行于所述菲涅爾反射器和所述接收器的所述長軸定向的長軸。所述反射性元件的所述長軸位于或近似位于拋物線上。

本方面的集中太陽能收集器可進一步包含旋轉機構，所述旋轉機構允許所述接收器和菲涅爾反射器經定向以跟蹤太陽。在一個變型中，所述旋轉機構允許所述接收器和所述菲涅爾反射器的方位旋轉。在另一變型中，所述旋轉機構允許所述接收器和所述菲涅爾反射器圍繞南北軸或圍繞近似南北軸旋轉以跟蹤太陽的東西運動。在又一變型中，所述旋轉機構允許所述接收器和所述菲涅爾反射器圍繞東西軸或圍繞近似東西軸旋轉以跟蹤太陽的南北運動。

在本方面的以上變型中的任一者中，所述反射性元件可具有橫穿其長軸的寬度，所述寬度為所述菲涅爾反射器的橫穿其長軸的寬度的約5％到約10％(舉例來說)。也可使用反射性元件的其它寬度。

在本方面的以上變型中的任一者中，所述接收器可在橫穿其長軸的平面中具有“V”形橫截面或近似“V”形橫截面。所述“V”的臂之間的角度可為(例如)約90°，但也可使用更大或更小角度。舉例來說，太陽能接收器可包括第一和第二細長太陽能電池陣列，其在長度方向上并排布置且圍繞其相應長軸相對于彼此傾斜以形成“V”形狀或近似“V”形狀，其中頂點指向所述反射器。

在本方面的以上變型中的任一者中，所述反射性元件可經布置以使其末端交錯、使鄰近的共線或近似共線反射性元件之間的間隙交錯或進行所述兩者。

在本方面的以上變型中的任一者中，所述光伏電池可由(例如)在長度方向上流過所述接收器的液體(例如，水)來液體冷卻。