[實用新型]一種槽式復合拋物面聚光發電組件

有效

• 申請號: 201220700329.5
• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN202977491U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 侯靜;常澤輝;溫雯;鄭宏飛
• 申請（專利權）人: 內蒙古建筑職業技術學院;北京理工大學
• 主分類號: H01L31/052
• 分類號: H01L31/052;H01L31/0232
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕;郭德忠

技術領域

實用新型涉及一種復合拋物面聚光發電組件，具體涉及一種用于建筑光伏一體化的復合拋物面聚光發電組件，屬于太陽能聚光發電技術應用領域。

背景技術

目前，建筑能耗已接近全社會總能耗的1/3，而且隨著經濟的增長，建筑能耗將繼續保持增長的趨勢。加快可再生能源在建筑領域中的規模化應用，是降低建筑能耗、調整建筑用能結構的有效措施之一，這項應用被稱之為建筑光伏一體化。太陽能光伏發電技術以其獨有的特點，可以為多能互補的建筑能源系統提供電力或熱能。如何克服太陽能量的分散性，提高單位面積光伏電池的輸出功率？是值得開展研究的焦點，將太陽能光伏發電應用與光學聚焦技術相結合，可以提高單位面積光伏電池接受的太陽輻照度，通過用廉價的光學材料代替昂貴的光伏電池，減少了光伏發電系統的建設初期投資。

復合拋物面聚光器出現于上個世紀70年代，它是由多個拋物面聚光反射鏡組成，不需要跟蹤太陽，最多只需隨季節做微小調整，聚光比一般在10以下，還存在固定放置聚光角偏小的缺點；傳統的槽式拋物面聚光器存在因非成像而導致的出光口收集的光分散性大的問題，此外，拋物面聚光器中光線逆向反射還會引起陰影問題，都會導致太陽能的有效利用率偏低。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提供了一種槽式復合拋物面聚光發電組件，能夠獲得更高的聚光比和更均勻的聚光光強，增大了聚光角和入射偏角，延長了裝置發電的有效工作時間。

一種槽式復合拋物面聚光發電組件，包括左聚光體、右聚光體、透明全反射膜、光伏電池、散熱支撐板、固定底板和散熱肋片；其中，左聚光體和右聚光體為中心對稱結構，其水平上半部分為拋物面，拋物面的頂面水平向外延伸出卡扣結構，水平下半部分為槽式結構，槽式結構為拋物面向下垂直延伸出的結構，槽式結構的底部形成排水槽，拋物面的內表面是拋物反射面，槽式結構與拋物面相接一側的豎直內側面為豎直反射面；透明全反射膜為漸變壁厚膜，其內表面和外表面均為拋物面，外表面的拋物面與左聚光體和右聚光體的拋物面外形一致，內表面的拋物面使透明全反射膜形成上薄下厚的漸變壁厚膜；

左聚光體和右聚光體通過散熱支撐板和固定底板左右對稱固定連接成一體，散熱支撐板和固定底板上下平行連接左聚光體和右聚光體的槽式結構底面和外側垂直面上，透明全反射膜的外側表面與拋物反射面貼合固定；散熱支撐板的上方固定安裝光伏電池，散熱支撐板下方安裝散熱肋片，散熱肋片和固定底板之間通過隔板分隔出導線槽，光伏電池的導線由導線槽引出到裝置的外部；

左聚光體和右聚光體內側的拋物反射面和豎直反射面組合形成復合拋物反射面，復合拋物反射面是由一個平面拋物線沿水平軸向右平移此拋物線的兩倍焦距的距離并與原拋物線的右半部分相交，去掉交點兩側的拋物線部分，用長度為兩拋物線焦點距離一半的直線去截剩余的錐形拋物線圖，對截后圖形的兩下端點豎直延長成線，達到設計長度后與分別與一個半圓相切，將兩內切點水平相連，所形成的圖形即可得到一個槽式復合拋物面，該設計長度為使進入拋物線下邊緣點的光線經豎直平面一次反射后能夠到達距豎直平面最近的光伏電池邊緣的距離。

光伏電池的尺寸與沿對稱軸入射的光線經槽式復合拋物反射面和豎直反射面反射后的最大聚焦面尺寸相吻合。

其中，槽式結構為半圓形、矩形或梯形結構；

槽式復合拋物面入光口覆蓋玻璃蓋板。

工作原理：沿對稱軸入射的太陽光線入射到拋物反射面上，經拋物反射面內表面反射到豎直反射面上，光線經豎直反射面反射到光伏電池上，進入聚光器內部的太陽光的兩個邊界入射光線分別被反射到光伏電池的尺寸邊界，當光線傾斜入射到拋物反射面上時，由于其上附著的拋物面型上薄下厚透明全反射膜屬于光密介質(材質如亞克力、玻璃等)，光線進入后，上薄下厚的結構使得反射光線的以大于臨界角的入射角射到透明全反射膜的內表面上，光線在透明全反射膜中全反射，同樣光線會被匯聚到光伏電池上，在光伏電池下表面緊貼散熱支撐板，散熱支撐板和散熱肋片將聚光照射下的光伏電池產生的熱空氣利用“煙囪效應”收集到建筑儲能裝置后加以利用，從而降低光伏電池的工作溫度，提高輸出電功率，位于左聚光體和右聚光體下方的半圓排水槽可以將雨水自動排出，裝置可以通過龍骨卡扣與傾斜坡面屋頂形成卡扣式連接。

有益效果：

(1)本實用新型將復合拋物面聚光器和平面反射鏡相結合，將復合拋物面反射的光線經平面反射鏡再次匯聚收縮，提高了裝置面聚焦的聚光比，使單位面積光伏電池輸出功率增加，減少了光伏電池的使用數量和面積，具有更大的聚光接收角；