[發(fā)明專(zhuān)利]使用高次旋轉(zhuǎn)曲面的非成像反射的太陽(yáng)能聚光器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210297143.4
• 申請(qǐng)日: 2012-08-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102809807A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳應(yīng)天
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陳應(yīng)天
• 主分類(lèi)號(hào): G02B19/00
• 分類(lèi)號(hào): G02B19/00;G02B5/10;H01L31/052
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能光伏裝置中的聚光器，特別是涉及一種使用高次旋轉(zhuǎn)曲面的非成像反射的低成本、高效率的太陽(yáng)能低倍及高倍聚光器。

背景技術(shù)

高效率地利用太陽(yáng)能進(jìn)行光伏發(fā)電是解決世界能源問(wèn)題的重大課題，由于太陽(yáng)能是一種低密度的能量，進(jìn)行低倍聚光(2-20倍)或高倍聚光(20倍以上)是提高太陽(yáng)能品質(zhì)因素的方法之一。用于聚光光伏的聚光器有兩種類(lèi)型：折射聚光器和反射聚光器；前者大多數(shù)使用透鏡、光纖等；后者大多使用平面或曲面反射鏡。在目前現(xiàn)代技術(shù)的框架內(nèi)，折射聚光器的成本要高于反射聚光器，所以在成本是一個(gè)重要因素的太陽(yáng)能的運(yùn)用中，許多作者花了相當(dāng)?shù)木ρ芯糠瓷渚酃馄魇强梢岳斫獾摹Ｔ诜瓷渚酃馄髦校话闶褂幂S對(duì)稱(chēng)的兩級(jí)聚光，包括中央開(kāi)孔的具有旋轉(zhuǎn)拋物面的一次反射鏡，安裝于該孔的光電器件形成的被聚光面和用于反射一次反射鏡的反射光線(xiàn)的二次反射鏡。按照傳統(tǒng)光學(xué)的設(shè)計(jì)，一次反射鏡及二次反射鏡的形狀皆使用旋轉(zhuǎn)拋物面或它們的變形，如復(fù)合拋物面等。由于所討論的聚光器的軸對(duì)稱(chēng)性，我們可以在二維空間中討論這些設(shè)計(jì)，即以裝置的側(cè)視圖進(jìn)行討論。使用傳統(tǒng)光學(xué)即使用旋轉(zhuǎn)拋物面的設(shè)計(jì)有下面幾種方法：

1、如圖1所示，二次反射鏡的面積與被聚光面大致相同，一次反射鏡的旋轉(zhuǎn)拋物面與二次反射鏡的旋轉(zhuǎn)拋物面是同焦的，這樣的設(shè)計(jì)可采用二維平面圖示。

在圖1所示的設(shè)計(jì)中，一次反射鏡1的反射面積是二次反射鏡2反射面積的n倍，由于二次反射鏡本身的阻擋，也由于一次反射鏡開(kāi)有內(nèi)孔用于安裝光電器件，此部分不能反射太陽(yáng)光線(xiàn)，所以投射到二次反射曲面上的光照是不完整覆蓋的，不完整覆蓋的光照經(jīng)具備有成像性能的二次反射鏡再投射到被聚光面8上的光斑中心存在一個(gè)光照盲區(qū)，此盲區(qū)的面積是：

Δ=(l2l1)2s2---(1)]]>

其中l(wèi)₁為一次反射鏡焦距，l₂為二次反射鏡焦距，S₂為二次反射鏡的面積，如果則中心盲區(qū)的面積大約是光電器件面積的在光電器件中心有這么一個(gè)大的盲區(qū)，對(duì)聚光器而言，是一個(gè)很大的設(shè)計(jì)缺陷。

2、如圖2所示，二次反射鏡2的面積與被聚光面8大致相同，一次反射鏡1的旋轉(zhuǎn)拋物面與二次反射鏡2的旋轉(zhuǎn)拋物面是不同焦(6與7)的，二次反射鏡的焦點(diǎn)在一次反射鏡焦點(diǎn)的上方，這樣的設(shè)計(jì)，可采用二維平面圖示。

在圖2所示的設(shè)計(jì)中，中心的盲區(qū)相應(yīng)縮小了，但產(chǎn)生了周?chē)拿^(qū)，對(duì)聚光器而言，是一個(gè)很大的設(shè)計(jì)缺陷。

3、如圖3所示，二次反射鏡的面積與被聚光面大致相同；一次反射鏡1的旋轉(zhuǎn)拋物面與二次反射鏡2的旋轉(zhuǎn)拋物面是不同焦(6與7)的，二次反射鏡的焦點(diǎn)在一次反射鏡焦點(diǎn)的下方，這樣的設(shè)計(jì)，可采用二維平面圖示。

在圖3所示的設(shè)計(jì)中，周?chē)拿^(qū)消失了，但中心盲區(qū)增大了，對(duì)聚光器而言，是一個(gè)很大的設(shè)計(jì)缺陷。

4、如圖4所示，二次反射面2小于被聚光面8；一次反射鏡1的旋轉(zhuǎn)拋物面與二次反射鏡2的旋轉(zhuǎn)拋物面是不同焦(6與7)的，二次反射面的焦點(diǎn)7在一次反射鏡焦點(diǎn)6的上方，這樣的設(shè)計(jì)，可采用二維平面圖示。

在圖4所示的設(shè)計(jì)中，由于二次反射鏡2只能覆蓋并反射從一次反射鏡1反射來(lái)的一部分入射光線(xiàn)4，所以這種設(shè)計(jì)是不可行的。

5、如圖5所示，二次反射鏡2的面積小于被聚光面8，一次反射鏡1的旋轉(zhuǎn)拋物面與二次反射鏡2的旋轉(zhuǎn)拋物面不同焦(6與7)，二次反射鏡的焦點(diǎn)7在一次反射鏡焦點(diǎn)6的下方，這樣的設(shè)計(jì)可采用二維平面圖示。

在圖5所示設(shè)計(jì)中，二次反射鏡2將從一次反射鏡收集來(lái)的光線(xiàn)4大部分反射到非被聚光面處，所以這種設(shè)計(jì)是不可行的。