[發明專利]一種仿生復眼式太陽能非跟蹤式聚光器

在審

• 申請號: 202110354772.5
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN112984835A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 馬孟超;司武漢;鄧華夏;鐘翔
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: F24S23/30
• 分類號: F24S23/30
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 苗娟

本發明的一種仿生復眼式太陽能非跟蹤式聚光器，包括復合拋物面聚光器，所述復合拋物面聚光器的頂部固定一個曲面復眼透鏡陣列，所述復合拋物面聚光器的底部固定一個太陽能電池；曲面復眼透鏡陣列作為非成像聚焦器收集漫射光和直射光，曲面復眼透鏡陣列將大角度的光聚焦成一系列分散的光點，作為二次聚光器的復合拋物面聚光器將曲面復眼透鏡陣列收集到的光點折射到與底面緊緊貼合的太陽能電池上，進行大角度的太陽能光線的收集。本發明的仿生復眼式太陽能非跟蹤式聚光器，不需要安裝復雜的太陽能追蹤器，具有大接收角度的優勢可以全天工作，降低了太陽能收集的成本。

技術領域

本發明涉及聚光技術領域，具體涉及一種仿生復眼式太陽能非跟蹤式聚光器。

背景技術

可再生能源的利用越來越引起人們的重視，使用可再生能源有利于減少溫室氣體的排放，對改善人類的生活有重要意義。當前人類可以利用的可再生能源包括太陽能、風能、核能、生物質能。其中，太陽能更適合人類開發利用，因為太陽能有著無限的儲量、全球性分布、經濟清潔的特點。太陽能在開發的過程中不會產生廢氣、廢水等污染物。太陽能的利用價值比較大，因此對太陽能收集器的研究有著重要的意義。

雖然太陽能有著很多的優點，但是受限于遙遠的距離、大氣層和臭氧層的阻擋作用最終到達地面的能量流密度很低，太陽傳輸給地球的功率為1.74×10^17瓦，其中有大約一半的能量在穿過大氣層時就被吸收掉了，剩余的照射到的地球表面的平均能量一般不超過1kw/m2。能量流密度過低說明太陽能分布分散不適合直接利用。與此同時太陽每天東升西落使得太陽能收集更加不穩定。

聚光光伏可以很好的解決太陽能成本與效率問題。目前研究較為深入的是折射式菲涅爾太陽能聚光器，但是由于折射式菲涅爾太陽能聚光器具有較高的聚光比導致其接收角度非常小，這就需要高精度的太陽能跟蹤器不斷地跟蹤太陽變化的角度。太陽能跟蹤器不僅需要消耗能量，并且維護成本較高，成本可占到整個系統造價的一半以上。

一種新型的高聚焦度的自由曲面菲涅爾照明系統[實用新型]，申請號CN201721832131.1，提供一種新型的高聚焦度的自由曲面菲涅爾照明系統，涉及光學設備技術領域，按光線傳播方向依次設置有一點光源、一包含自由曲面的菲涅爾透鏡以及一接收面，所述菲涅爾透鏡與所述接收面平行設置，所述點光源設置在所述菲涅爾透鏡和所述接收面的中垂線上，所述菲涅爾透鏡包括入光平面以及與所述入光平面相對設置的多段混合曲面，所述多段混合曲面上設置有N干個自由曲面鋸齒，所述點光源設置在所述入光平面的一側，所述接收面設置在所述多段混合曲面的一側；所述點光源具有出射角度所述出射角度劃分成N份與所述自由曲面鋸齒一一對應。

即現有的高聚光比太陽能聚光器，需要太陽能追蹤器安裝復雜度高、維護成本較高、可靠性差。

發明內容

本發明提出的一種仿生復眼式太陽能非跟蹤式聚光器，可解決普通太陽能聚光器需要追蹤裝置的缺點，該裝置可實現大角度收集太陽能具有很高的光學效率。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種仿生復眼式太陽能非跟蹤式聚光器，包括復合拋物面聚光器，所述復合拋物面聚光器的頂部固定一個曲面復眼透鏡陣列，所述復合拋物面聚光器的底部固定一個太陽能電池；

曲面復眼透鏡陣列作為非成像聚焦器收集漫射光和直射光，曲面復眼透鏡陣列將大角度的光聚焦成一系列分散的光點，作為二次聚光器的復合拋物面聚光器將曲面復眼透鏡陣列收集到的光點折射到與底面緊緊貼合的太陽能電池上，進行大角度的太陽能光線的收集。

進一步的，所述曲面復眼透鏡陣列為正二十面體構成，正二十面體每一面都是正三角形，將每一面都細分成若干頻率為4的小三角形，其中，4是指正三角形的每條邊平均分割為4份。

進一步的，所述曲面復眼透鏡陣列采用透明樹脂制作。

進一步的，所述復合拋物面聚光器的反射面鍍銀。