[發明專利]聚光裝置及聚光模組

在審

• 申請號: 201610906399.9
• 申請日: 2016-10-18
• 公開（公告）號: CN107959470A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 茹占強;宋賀倫;朱煜;宋盛星;張耀輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H02S40/22
• 分類號: H02S40/22
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司44304
• 代理人: 孫偉峰,武岑飛

技術領域

本發明屬于光電技術領域，具體地講，涉及一種將太陽光會聚到光伏電池表面的聚光裝置及聚光模組。

背景技術

能源是社會發展的動力源，是國家經濟增長和人民生活水平提高的關鍵因素。目前，煤、石油、天然氣等常規能源被大量消耗，不僅造成常規能源緊缺、價格飆升，還導致全球氣候持續變暖，極端天氣頻發，環境惡化，災情四起，而光伏發電作為可持續發展的戰略性新型能源技術是解決這一問題的有效途徑。

光伏發電成本高是制約當前光伏發電產業發展的關鍵因素，進一步降低光伏發電成本的最有效途徑之一是采用高倍聚光技術。高倍光伏聚光裝置能夠增強太陽能電池表面的光照強度，可以很大程度地提高太陽能電池的光電轉化效率。當前高倍光伏聚光裝置普遍采用主聚光器和二次聚光器組成的二元聚光技術形式，如圖1所示，光線經過空氣-主聚光器上表面、主聚光器下表面-空氣以及空氣-二次聚光器上表面三個光學介質-空氣界面才能照射到光伏電池表面，光能損失較高。

發明內容

為了實現上述目的，本發明提供了一種聚光裝置，其包括：主聚光器，用于對入射的平行光線進行初次會聚；二次聚光器，用于對經初次會聚后的光線進行二次會聚和均勻化；光導出器，用于將經二次會聚和均勻化后的光線導出至目標對象上。

進一步地，所述主聚光器為一平凸透鏡，所述二次聚光器為一實心四棱臺的側面，所述光導出器為所述實心四棱臺的頂面，所述平凸透鏡的平面與所述實心四棱臺的底面重合，所述平凸透鏡的凸面的凸起方向背向所述底面。

進一步地，所述實心四棱臺與所述平凸透鏡一體成型。

進一步地，沿所述實心四棱臺的底面的邊處對所述平凸透鏡切割形成有拼接面；其中，當多個所述聚光裝置陣列排布時，彼此相鄰的兩個所述聚光裝置的拼接面拼接在一起。

進一步地，所述拼接面與所述底面彼此垂直設置。

進一步地，所述平凸透鏡和所述實心四棱臺利用光學玻璃材料或者光學樹脂材料經模壓或拋光工藝制成。

本發明還提供了一種聚光模組，其包括陣列排布的多個上述的聚光裝置，彼此相鄰的兩個所述聚光裝置拼接在一起。

進一步地，所述主聚光器上形成有拼接面，相鄰的兩個所述聚光裝置通過所述拼接面彼此拼接。

本發明的有益效果：本發明的聚光裝置可以實現把能量密度低的太陽光會聚到光伏電池表面上，同時減少了光學介質-空氣界面，大幅提高聚光裝置的光學效率，而且其在組裝成聚光模組時可以簡化組裝流程，提高組裝精度，從而提高太陽能電池的光電轉換效率。

附圖說明

通過結合附圖進行的以下描述，本發明的實施例的上述和其它方面、特點和優點將變得更加清楚，附圖中：

圖1是現有的聚光系統的結構示意圖；

圖2是根據本發明的較佳實施例的聚光裝置的結構示意圖；

圖3是圖2所示的聚光裝置與光伏電池組合的示意圖；

圖4是根據本發明的較佳實施例的聚光裝置的的光線追跡仿真圖

圖5示出了利用十六個圖2所示的聚光裝置拼接成4×4陣列的聚光模組。

具體實施方式

以下，將參照附圖來詳細描述本發明的實施例。然而，可以以許多不同的形式來實施本發明，并且本發明不應該被解釋為限制于這里闡述的具體實施例。相反，提供這些實施例是為了解釋本發明的原理及其實際應用，從而使本領域的其他技術人員能夠理解本發明的各種實施例和適合于特定預期應用的各種修改。

在附圖中，為了清楚器件，夸大了層和區域的厚度。相同的標號在附圖中始終表示相同的元件。

如前所述，本發明旨在提供一種一體式微光學高倍聚光裝置以及聚光模組，其不僅可以實現把能量密度低的太陽光會聚到光伏電池表面，大幅提高光學效率，而且可以簡化聚光模組的組裝流程，提高組裝精度，從而提高太陽能電池的轉換效率。

具體而言，本發明提供了一種聚光裝置，其包括：主聚光器、二次聚光器、光導出器。主聚光器用于對平行的太陽光進行初次會聚，二次聚光器用于對經主聚光器初次會聚后的太陽光進行二次會聚和均勻化，光導出器用于將聚集和均勻化后的太陽光導出到光伏電池表面。

本發明還提供了一種利用多個上述聚光裝置陣列排布且拼接在一起而形成的聚光模組。具體請參照下面的較佳實施例的描述。

圖2是根據本發明的較佳實施例的聚光裝置的結構示意圖。圖3是圖2所示的聚光裝置與光伏電池組合的示意圖。