[發明專利]一種復合拋物面聚光器

在審

• 申請號: 201410270422.0
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN105204150A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 雷鵬;馬炯;蔣麗婷;金鵬
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: G02B19/00
• 分類號: G02B19/00
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 任葵

技術領域

本申請涉及太陽能聚光技術領域，尤其涉及一種復合拋物面聚光器。

背景技術

20世紀60年代，復合拋物面(CompoundParabolicConcentrator)這個概念開始出現。1966年，Hinterberger和Winston首先將CPC運用在了切倫科夫(Cerenkov)曲線的收集當中。幾乎是在同一時間里，巴拉諾夫(Baranov)和梅爾尼科夫(Melnikov)從三維角度提出了類似的概念，巴拉諾夫提出了將3D的復合拋物面用于太陽能的收集中。

圖1是復合拋物面縱截面——復合拋物線示意圖。復合拋物線由兩條軸對稱的拋物線A、B按照特殊的位置組合而成。如圖所示，1為拋物線A，2為拋物線B，3為復合拋物線軸線，拋物線A的焦點在拋物線B上，而拋物線B在拋物線A上。拋物線A、B的焦點的連線F_AF_B組成了復合拋物線的出光口。AB為聚光器入光口。連接AF_B與BF_A，兩條線段之間形成一銳角夾角2θ，θ為復合拋物線的半接收角(HalfAcceptanceAngle)。

目前運用最多的基于復合拋物面的聚光器包括三維旋轉對稱式復合拋物面聚光器(如圖2所示)，其存在以下缺限：

三維旋轉對稱式復合拋物面聚光器出光口為圓形，與市面上常見的矩形形狀太陽能電池不匹配；圖3所示仿真結果顯示，三維旋轉對稱式復合拋物面聚光器的出口面上，光線分布很不均勻，會使得某些太陽能電池的串聯電阻增加，降低電池的發電效率。

發明內容

本申請要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種復合拋物面聚光器。

本申請要解決的技術問題通過以下技術方案加以解決：

一種復合拋物面聚光器，包括多級聚光器，上一級聚光器的出光口連接下一級聚光器的入光口，每一級聚光器總體為四棱臺形且側面包括復合拋物面，最后一級聚光器的出光口為矩形。

上述復合拋物面聚光器，所述多級聚光器為兩級聚光器且每級聚光器均為反射式聚光器，第一級聚光器包括第一入光口和第一出光口，第二級聚光器包括第二入光口和第二出光口，所述第一出光口和所述第二入光口連接。

上述復合拋物面聚光器，所述第一級聚光器的側面包括兩對第一復合拋物面，所述第二級聚光器的側面包括兩對第二復合拋物面，組成所述第一復合拋物面的第一復合拋物線的斜率小于組成所述第二復合拋物面的第二復合拋物線的斜率。

上述復合拋物面聚光器，所述兩對第一復合拋物面通過第一套和曲面連接，所述兩對第二復合拋物面通過第二套和曲面連接。

上述復合拋物面聚光器，組成所述第一復合拋物面和所述第二復合拋物面的復合拋物線的表達式為：

cos²θx²+sin(2θ)xy+(2Ucosθ+4fsinθ)x+(2Usinθ-4fcosθ)y+(U²-4fV)＝0；式中，f＝a'(1+sinθ)，U＝(a'-fsinθ)cosθ+fcosθsinθ，V＝fcosθ+(fsinθ-a')sinθ；θ為復合拋物線的半接收角，a′為所述復合拋物線的兩焦點之間間距的一半，(x,y)為所述復合拋物線上各點的坐標，復合拋物線的兩焦點之間的連線與復合拋物線的軸線之間的交點為坐標原點。

上述復合拋物面聚光器，若所述第一復合拋物線的半接收角為θ₁，則10°≤θ₁≤40°。

上述復合拋物面聚光器，若所述第二復合拋物線的半接收角為θ₂，則θ₁+20°≤θ₂≤θ₁+30°。

上述復合拋物面聚光器，制得所述復合拋物面聚光器的材料包括玻璃、ABS塑料。

上述復合拋物面聚光器，所述復合拋物面聚光器的內表面設置有反射層。

由于采用了以上技術方案，使本申請具備的有益效果在于：