[實用新型]光斑能量均勻化菲涅爾透鏡

有效

• 申請號: 201420560042.6
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN204065444U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 黃忠;黃饒;帥麒;羅敏
• 申請（專利權）人: 四川鐘順太陽能開發有限公司
• 主分類號: G02B3/08
• 分類號: G02B3/08;H01L31/054
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 林輝輪;王蕓

技術領域

本實用新型涉及一種透鏡，特別涉及一種光斑能量均勻化菲涅爾透鏡。

背景技術

太陽能具有清潔、無資源地域限制、對人類來說永無枯竭等優良特性，越來越受到人們的青睞，其中太陽能光伏利用即太陽光通過光伏器件直接轉換成電能的技術尤其引人注目。

目前，一個完整的聚光光伏發電系統主要包括聚光太陽電池組件、太陽跟蹤器、電能存儲或逆變設備等幾部分。聚光太陽電池組件作為光電轉換部件，主要由透射式或反射式聚光器和安裝有光伏電池晶片的電路板所組成。使用時通過太陽跟蹤器使聚光透鏡基本正對陽光照射方向，然后通過這些聚光透鏡分別將太陽光匯聚并投射到電路板上與各個聚光透鏡相對應的光伏電池晶片的接收面上，從而使各個光伏電池晶片中產生電流，這些電流通過電路板上的線路輸出。

中國發明專利CN?101640502?B公開了一種用于組裝聚光器光電太陽能電池陣列的方法，其公開的聚光太陽電池組件采用的是點聚光菲涅爾透鏡，極具代表性，已廣泛應用于太陽能光伏，光熱系統中。然而現有的菲涅爾透鏡光斑不均勻，使太陽能電池接收到不均勻輻照，產生橫向電流，增加太陽能電池內部消耗，溫度升高，降低了太陽能電池的輸出能力，而輻照不均勻度越大，橫向電流越大，這種不良影響會更加嚴重。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種光斑能量均勻化菲涅爾透鏡。該光斑能量均勻化菲涅爾透鏡可以大幅度降低菲涅爾透鏡光斑能量的不均勻度，顯著提升光斑的質量。

為了實現上述發明目的，本實用新型提供了以下技術方案：

本實用新型所述光斑能量均勻化菲涅爾透鏡，是由多個相同的單元菲涅爾透鏡拼接而成；所述單元菲涅爾透鏡的透鏡面刻錄了由小到大的同心圓弧，所述透鏡面為多邊形，包括第一邊、第二邊和第三邊；所述第二邊的兩個端點分別與第一邊和第三邊連接，所述第二邊經過單元菲涅爾透鏡同心圓弧的圓心；所述第一邊和第三邊關于直線L對稱，所述直線L垂直于第二邊且經過同心圓弧的圓心。

傳統的菲涅爾透鏡只有一個焦點。而本實用新型所述光斑能量均勻化菲涅爾透鏡是由多個單元菲涅爾透鏡拼接而成的，多個單元菲涅爾透鏡分別聚焦，且其焦點不重合，亦即是說相當于多個焦點，可以使太陽能電池接收到均勻輻照，產生的橫向電流少，降低太陽能電池內部消耗，進而提高太陽能電池的輸出能力。

優選地，所述光斑能量均勻化菲涅爾透鏡是由多個單元菲涅爾透鏡的第二邊依次首尾連接拼接而成。通過以上優選，單元菲涅爾透鏡的最小同心圓弧互相靠近，減小多個分散焦點之間的距離，從而更好地降低菲涅爾透鏡光斑能量的不均勻度。

優選地，所述光斑能量均勻化菲涅爾透鏡是由四個相同的單元菲涅爾透鏡拼接而成。所述光斑能量均勻化菲涅爾透鏡可以由多個相同的單元菲涅爾透鏡的第二邊依次首尾連接拼接而成，但以四個相同的單元菲涅爾透鏡的第二邊依次首尾連接拼接而成為佳。

優選地，所述光斑能量均勻化菲涅爾透鏡透鏡面刻錄的最小同心圓弧為半圓；所述第二邊與半圓的弦完全重合。通過以上優選，可以進一步降低光斑能量均勻化菲涅爾透鏡光斑能量的不均勻度。

優選地，所述光斑能量均勻化菲涅爾透鏡的透鏡面為五邊形，所述五邊形的形狀為缺角正方形，所述第二邊位于缺角正方形的缺角處。將單元菲涅爾透鏡設計成缺角正方形，便于光斑能量均勻化菲涅爾透鏡的拼接，可以獲得更佳的光斑能量均勻度。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于：

(1)本實用新型所述光斑能量均勻化菲涅爾透鏡，其光斑由傳統的一個變為多個，同時多個單元菲涅爾透鏡采用第二邊首位連接的方式拼接，減小多個分散焦點之間的距離，顯著地降低了菲涅爾透鏡光斑能量的不均勻度，提高其光斑質量。

(2)本實用新型所述光斑能量均勻化菲涅爾透鏡可以使透鏡光斑能量的不均勻度從90％左右降低到30％左右，大幅度降低菲涅爾透鏡能量的不均勻度，顯著提升光斑的質量，使太陽能電池接收到均勻輻照，產生的橫向電流少，降低太陽能電池內部消耗，進而提高太陽能電池的輸出能力。

附圖說明

圖1為實施例1所述光斑能量均勻化菲涅爾透鏡的主視圖。

圖2為實施例1所述單元菲涅爾透鏡的主視圖。

圖3為實施例1所述單元菲涅爾透鏡的切割示意圖。

圖4是傳統菲涅爾透鏡聚焦后光斑在水平投影面上的能量分布圖。

圖5是圖4的能量剖面圖。

圖6是實施例1所述光斑能量均勻化菲涅爾透鏡聚焦后光斑在水平投影面上的能量分布圖。