[發明專利]一種集光器及光伏發電系統

有效

• 申請號: 201110167853.0
• 申請日: 2011-06-21
• 公開（公告）號: CN102230988A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發明（設計）人: 高琛;孫松;張軍;丁建軍;鮑駿
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G02B6/00
• 分類號: G02B6/00;G02B5/02;G02B19/00;H02N6/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及太陽能光伏發電技術領域，特別是涉及一種集光器及光伏發電系統。

背景技術

在能源短缺和環境問題加劇的當今，以太陽能為主的可再生能源的研究備受青睞。其中，將太陽能轉換成電能的光伏發電技術是太陽能利用的主流技術。

在光伏發電中，為了在不使用太陽能跟蹤系統的情況下進行聚光太陽能光伏發電，即能利用到太陽光的直射光、也能利用斜射光，一般通過設置有光波導基質的集光器將太陽光傳輸到粘貼于光波導基質側面的太陽能電池，實現等效聚光。所謂光波導基質為由光透明介質構成的傳輸光頻電磁波的導行結構，其傳輸原理為：在不同折射率的介質分界面上，電磁波的全反射現象使光波局限在光波導及其周圍有限區域內傳播。所謂集光器為通過在光波導基質中分布熒光材料或散射體而構成的集光器件。

現有的集光器中所利用的熒光材料或散射體為各向同性的材料，例如：各向同性的熒光材料、各向同性的納米材料等，以實現對太陽光的等效集光。各向同性材料不會因為方向的不同而導致物理、化學等方面的性質發生變化，使得入射光或散射光在不同方向上的散射都是相同的。這導致了光波導基質中傳輸的散射光很大一部分由于角度小于全反射的臨界角而逸出光波導，造成了多重散射的光波導泄漏問題，因而集光效率較低。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種集光器及光伏發電系統，以提高集光器的集光效率，技術方案如下：

一種集光器，包括：

光波導基質，其為折射率大于空氣折射率、具有規則形狀的光透明介質；

各向異性散射體，其為具有規則形狀、各向異性的無光學吸收納米物質；

所述各向異性散射體按照光集中方向與光波導傳輸方向相同的排列方式分布在所述光波導基質內部；

其中，所述光集中方向為：光照射到所述各向異性散射體時，散射光的集中分布方向。

相應的，本發明實施例還提供一種光伏發電系統，包括：本發明實施例所述的集光器。

本發明實施例所提供的技術方案中，在光波導基質內部規則分布各向異性散射體，且排列方式為：各向異性散射體的光集中方向與光波導傳輸方向相同。當進入到光波導基質的入射光照射到散射體以及散射光照射到散射體時，由于散射體的各向異性特性，大部分散射光散射到光波導傳輸方向；而且傳播到光波導基質表面的大部分散射光角度大于全反射的臨界角，因此最終會進入光波導傳輸方向。可見，利用本方案所提供的集光器，減小了光波導泄漏，有效提高了集光效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例的具有方體光波導基質的集光器結構示意圖；

圖2為本發明實施例具有方體光波導基質的集光器中各向異性散射體的光散射示意圖；

圖3為本發明實施例具有方體光波導基質的集光器的工作原理示意圖；

圖4為本發明實施例的具有柱體光波導基質的集光器結構示意圖。

具體實施方式

為了減少現有集光器中所存在的光波導泄漏，提高集光器的集光效率，本發明實施例提供的一種集光器及光伏發電系統，通過改變集光器中的散射體的特性，達到提高集光效率的目的。首先對本發明實施例所提供的一種集光器進行介紹，該集光器包括：

光波導基質，其為折射率大于空氣折射率、具有規則形狀的光透明介質；

各向異性散射體，其為具有規則形狀、各向異性的無光學吸收納米物質；

所述各向異性散射體按照光集中方向與光波導傳輸方向相同的排列方式分布在所述光波導基質內部；

其中，所述光集中方向為：入射光照射到所述各向異性散射體時，散射光的集中分布方向。

本方案中，在光波導基質內部規則分布各向異性散射體，且排列方式為：各向異性散射體的光集中方向與光波導傳輸方向相同。當進入到光波導基質的入射光照射到散射體以及散射光照射到散射體時，由于散射體的各向異性特性，大部分散射光散射到光波導傳輸方向；而且傳播到光波導基質表面的大部分散射光角度大于全反射的臨界角，因此最終會進入光波導傳輸方向。可見，利用本方案所提供的集光器，減小了光波導泄漏，有效提高了集光效率。