[發(fā)明專利]一種免跟蹤復(fù)合結(jié)構(gòu)式的太陽能收集器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010915633.0
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112146292B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧華夏;楊芳芳;穆趁意;趙世宇;馬孟超;鐘翔;張進(jìn)
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F24S23/70
• 分類號: F24S23/70;F24S23/00;F24S70/10;H02S40/22;H02S40/44
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 周靜

本發(fā)明公開了一種免跟蹤復(fù)合結(jié)構(gòu)式的太陽能收集器，包括太陽能接收設(shè)備，太陽能接收設(shè)備的兩側(cè)對稱分布有導(dǎo)光板，導(dǎo)光板的頂部放置有若干個太陽能收集單元；太陽能收集單元包括圓弧入射面、多面體反射面、第一平面反射面和出射面；多面體反射面包括第二平面反射面、第一拋物面反射面和第二拋物面反射面。本發(fā)明提供的太陽能收集器利用圓弧入射面對光線的折射作用和多面體反射面對光線的反射作用，將大面積的光線集中到導(dǎo)光板中，進(jìn)而將光線傳輸至太陽能接收設(shè)備中，使太陽能接收設(shè)備能接收來自太陽能收集單元的太陽能，可接收的太陽入射角范圍大；同時，太陽能接收設(shè)備的正上方無遮擋物，還能接收到太陽的直接輻射，顯著提高太陽能的利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能聚光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種免跟蹤復(fù)合結(jié)構(gòu)式的太陽能收集器。

背景技術(shù)

太陽能是最豐富的可再生清潔能源之一，面對環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，太陽能技術(shù)是尋求經(jīng)濟發(fā)展新動力最有前途的技術(shù)之一。然而太陽能的能量密度比較低，高效率的接收面材料比較昂貴，因此采用聚光器來提高能量密度，用廉價的聚光器材料代替昂貴的吸收面的面積來降低成本的方法被發(fā)展。目前大多數(shù)聚光器尤其是高倍聚光需要一個高精度的追蹤系統(tǒng)去使聚光系統(tǒng)接收到長時間的光照，否則太陽運動軌跡的變化會使聚光器產(chǎn)生的光斑偏離接收面，但是以額外的制造和維護(hù)成本為代價的。對于低倍聚光器對追蹤器的需求比較低，典型的以復(fù)合拋物面型靜態(tài)聚光器為代表，但是其形成的輻照分布不均勻，降低了光伏電池的發(fā)電效率。因此對于聚光器減少跟蹤裝置、擴大接收角范圍、提高聚光輻照分布均勻性及光電效率是迫切需要探究與解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種免跟蹤復(fù)合結(jié)構(gòu)式的太陽能收集器。

一種免跟蹤復(fù)合結(jié)構(gòu)式的太陽能收集器，包括太陽能接收設(shè)備，所述太陽能接收設(shè)備的兩側(cè)對稱分布有導(dǎo)光板，所述導(dǎo)光板的頂部放置有若干個太陽能收集單元，位于太陽能接收設(shè)備兩側(cè)的太陽能收集單元對稱分布；

所述太陽能收集單元包括圓弧入射面、多面體反射面、第一平面反射面和出射面，所述多面體反射面和第一平面反射面相對設(shè)置；所述圓弧入射面、多面體反射面、第一平面反射面、出射面以及兩個互相平行且大小相同的面圍合形成框體結(jié)構(gòu)；

所述多面體反射面包括第二平面反射面、第一拋物面反射面和第二拋物面反射面；所述第二平面反射面的剖面線為直線，所述第一拋物面反射面和第二拋物面反射面的剖面線為拋物線。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述導(dǎo)光板的頂部具有鋸齒狀凸起，所述鋸齒狀凸起包括豎直面和傾斜反射面，所述傾斜反射面與水平面之間的銳角夾角為0°到40°。將導(dǎo)光板設(shè)計成鋸齒狀，使太陽能收集單元傳輸?shù)墓庠诟咝蕚鬏數(shù)那闆r下，以最多的光進(jìn)入導(dǎo)光板，并使傳導(dǎo)的光波進(jìn)行最大限度的全反射傳輸，減少能量損耗。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述圓弧入射面與第二平面反射面之間設(shè)置有直角連接部。通過在圓弧入射面與第二平面反射面之間設(shè)置直角連接部，方便多個太陽能收集單元進(jìn)行拼接。進(jìn)一步優(yōu)選的，第一平面反射面與出射面之間的夾角為135°，這樣可以使豎直入射的光線水平出射，然后進(jìn)入與其相鄰的太陽能收集單元的圓弧入射面中。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述多面體反射面、第一平面反射面為鍍鋁或鍍銀的反射鏡

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述太陽能接收設(shè)備的上方安裝有玻璃蓋板。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述玻璃蓋板的材質(zhì)為超白玻璃或者鋼化玻璃。玻璃蓋板對太陽能接收設(shè)備起到保護(hù)作用，能夠降低外界環(huán)境對太陽能接收設(shè)備的影響，減少維護(hù)成本。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述太陽能收集單元和導(dǎo)光板的材質(zhì)均為有機玻璃(PMMA)。有機玻璃透光率達(dá)到90％以上，可以達(dá)到降低成本，提高光學(xué)性能的效果。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述太陽能接收設(shè)備為太陽能電池板或太陽能熱水設(shè)備。太陽能電池板或太陽能熱水設(shè)備能夠進(jìn)行光電或者光熱轉(zhuǎn)換，將太陽能轉(zhuǎn)化為其它形式可供人類利用的能量。