CN101813821B - 应用于聚光光伏模组的二次聚光/匀光集成装置 - Google Patents
应用于聚光光伏模组的二次聚光/匀光集成装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101813821B CN101813821B CN2009100252317A CN200910025231A CN101813821B CN 101813821 B CN101813821 B CN 101813821B CN 2009100252317 A CN2009100252317 A CN 2009100252317A CN 200910025231 A CN200910025231 A CN 200910025231A CN 101813821 B CN101813821 B CN 101813821B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- light beam
- concentrating
- photovoltaic module
- port
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 45
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 45
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000013083 solar photovoltaic technology Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
- 230000000192 social effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明提供一种应用于聚光光伏模组的二次聚光/匀光集成装置，为一梯形的槽式结构，包括上、下两端口及四个梯形的侧壁，上、下两端口敞开，四个梯形的侧壁封闭，在梯形槽的内壁镀有高反膜层；上端口横截面为光束的入射面，下端口横截面为光束出射面，上端口横截面的面积大于下端口横截面的面积。光束经过聚光光伏模组的一次聚光器后变为一束会聚光束，这一束大口径的会聚光束进入二次聚光/匀光集成装置的入射面，再经过侧壁的多次反射变为小口径的光束到达位于出射面处的太阳能电池，从而起到二次聚光的目的；而侧壁对光束的多次反射又可以把强度分布不均匀的光束变的更加均匀，从而起到匀光的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种二次聚光/匀光装置，尤其涉及一种应用于聚光光伏模组的二次聚光/匀光集成装置。
背景技术
随着传统能源的日益枯竭以及环境污染的加剧，太阳能已成为一种极具开发潜力的新能源。在太阳能利用领域中，太阳能光伏发电技术是最具有应用前景的太阳能利用方式，太阳能光伏发电技术现已成为世界各国争先研究的重要课题之一，而研究的重点是如何提高太阳能电池的光电转换效率，以及如何降低光伏发电的成本。目前应用最广泛的解决方案就是在太阳能光伏系统中引进聚光器，即采取聚光光伏系统实现光伏发电的技术。
当前普遍应用的聚光器主要有两种：一种是反射式聚光器，一种是透射式聚光器。以菲涅耳透镜为代表的透射式聚光器以其成本低廉、易大批量生产、方便集成等诸多优点，在国内外得到广泛的应用。但经过菲涅耳透镜的高倍聚光而形成的光斑会因聚光不均匀而产生热点，容易因温度过高而损伤太阳能电池，这样就会大大降低太阳能电池的光电转换效率以及减少电池使用寿命，因此急需对聚光器的结构设置进行相应改进，以满足使用要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种二次聚光/匀光装置，主要用在高倍聚光光伏模组中，实现针对经过一次聚光后的光束进行二次聚光及匀光的作用，该装置不仅能提高入射到太阳能电池的光斑强度均匀性，而且还可以实现对菲涅尔透镜出射光束的二次聚光，进一步增大聚光光伏系统的总聚光比。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
应用于聚光光伏模组的二次聚光/匀光集成装置，特点是：所述二次聚光/匀光集成装置为一梯形的槽式结构，包括上、下两端口及四个梯形的侧壁，上、下两端口敞开，四个梯形的侧壁封闭，在梯形槽的内壁镀有高反膜层；上端口横截面为光束的入射面，下端口横截面为光束出射面，上端口横截面的面积与下端口横截面的面积之比为169∶25。
进一步地，上述的应用于聚光光伏模组的二次聚光/匀光集成装置，所述高反膜层的材料为阳极氧化复合膜。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
本发明设计独特、结构新颖，该二次聚光/匀光集成装置不仅可以起到二次聚光的作用，而且还可将强度分布不均匀的光束变的更加均匀，达到匀光的目的；进一步增大了聚光光伏系统的总聚光比，大大改善太阳能电池上的光斑强度的均匀性，显著提高太阳能电池转换效率。成本低、功能卓越，使用简洁，经济效益和社会效应显著，堪称具有新颖性、创造性、实用性的好技术。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：聚光光伏模组光路结构示意图；
图2：本发明二次聚光/匀光集成装置的立体图；
图3：本发明二次聚光/匀光集成装置的剖面图；
图4：有且最多仅有一次反射时的仿真分析图；
图5：有且最多仅有二次反射时的仿真分析图；
图6：有且最多仅有三次反射时的仿真分析图；
图7：有且最多仅有四次反射时的仿真分析图；
图8：单透镜形成的光斑强度分布图；
图9：单透镜加二次聚光/匀光集成装置后形成的光斑强度分布图。
图中各附图标记的含义：
1--一次聚光器，2--二次聚光/匀光集成装置，3--太阳能电池。
具体实施方式
为增大聚光光伏系统的聚光比，并且改善入射到太阳能电池的光斑强度均匀性；本发明设计一种二次聚光/匀光集成装置，该装置不仅能提高入射到太阳能电池的光斑强度均匀性，而且还可以实现对菲涅尔透镜出射光束的二次聚光，进一步增大聚光光伏系统的总聚光比。
如图2、3所示，应用于聚光光伏模组的二次聚光/匀光集成装置，该二次聚光/匀光集成装置2为一梯形的槽式结构，包括上、下两端口及四个梯形的侧壁，上、下两端口敞开，四个梯形的侧壁封闭，在梯形槽的内壁镀有高反膜层；二次聚光/匀光集成装置2的上端口横截面为光束的入射面，下端口横截面为光束出射面；入射光束经过一次反射器的一次反射后进入该二次聚光/匀光集成装置，又经过该二次聚光/匀光集成装置内壁的多次反射到达太阳能电池上。其中，高反膜层的材料为阳极氧化复合膜，上端口横截面的面积与下端口横截面的面积之比为169∶25。
具体应用时，如图1，光束经过聚光光伏模组的一次聚光器1后变为一束会聚光束，这一束大口径的会聚光束进入二次聚光/匀光集成装置2的入射面，经过镀有高反膜的侧壁的多次反射后，再以小口径光束从出射面射出，出射到太阳能电池3上，二次聚光/匀光集成装置2的出射口径小于 入射口径，所以光束经过二次聚光/匀光集成装置2后进一步起到聚光的作用，即达到二次聚光作用。而内壁对光束的多次反射又可以使强度分布不均的光斑变得更加均匀，使得入射到太阳能电池上的光斑均匀性得到大大改善，从而实现太阳能电池受光表面光斑的均匀化。另外，为最大限度的利用太阳能，将太阳能电池3放在二次聚光/匀光集成装置2下端口的横截面处，所以下端口横截面的面积根据太阳能电池的面积而定，二次聚光/匀光集成装置2上端口横截面的面积根据入射光束的口径而定。在保证光利用率为100％的前提下，根据入射面和出射面的面积，通过计算确定侧壁的倾角。
如图3，为了分析简单，设入射光束垂直进入入射面，侧壁与水平底面的夹角为D，利用反射定律和三角函数关系可以得到只有两个侧壁反射时的聚光比K与D的关系，用软件分析得到仿真分析图4、图5、图6、图7。从而根据入射光束口径和太阳能电池的面积，经过分析计算确定出侧壁倾斜角度，进而确定应用于于聚光光伏模组的二次聚光/匀光集成装置的具体参数。
图8是一个单透镜形成的光斑的强度分布图，图9是在这个透镜与检测器中间加入一个二次聚光/匀光集成装置后形成的同样大小的光斑的强度分布图，并且加入二次聚光/匀光集成装置后对系统的光利用率没有改变。经计算，图9的光斑强度均匀性为91.935％，而图8的光斑强度均匀性为34.633％，通过对比可知，在系统中引入二次聚光/匀光集成装置后能大大改善出射光斑的强度均匀性。
综上所述，本发明设计独特、结构新颖，不仅可以进一步增大聚光光伏系统的总聚光比，而且可以提高太阳能电池上的光斑强度的均匀性，从而提高太阳能电池转换效率。该装置具有结构简单，操作方便，实用性强等优点，简易适用，市场前景广阔。
需要理解到的是：上述说明并非是对本发明的限制，在本发明构思范 围内，所进行的添加、变换、替换等，也应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.应用于聚光光伏模组的二次聚光/匀光集成装置，其特征在于：所述二次聚光/匀光集成装置为一梯形的槽式结构，包括上、下两端口及四个梯形的侧壁，上、下两端口敞开，四个梯形的侧壁封闭，在梯形槽的内壁镀有高反膜层；上端口横截面为光束的入射面，下端口横截面为光束出射面，上端口横截面的面积与下端口横截面的面积之比为169∶25。
2.根据权利要求1所述的应用于聚光光伏模组的二次聚光/匀光集成装置，其特征在于：所述高反膜层的材料为阳极氧化复合膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100252317A CN101813821B (zh) | 2009-02-25 | 2009-02-25 | 应用于聚光光伏模组的二次聚光/匀光集成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100252317A CN101813821B (zh) | 2009-02-25 | 2009-02-25 | 应用于聚光光伏模组的二次聚光/匀光集成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101813821A CN101813821A (zh) | 2010-08-25 |
| CN101813821B true CN101813821B (zh) | 2012-04-18 |
Family
ID=42621118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009100252317A Expired - Fee Related CN101813821B (zh) | 2009-02-25 | 2009-02-25 | 应用于聚光光伏模组的二次聚光/匀光集成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101813821B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102034886B (zh) * | 2010-10-15 | 2012-05-23 | 北京工业大学 | 一种二次聚光太阳能光伏装置 |
| CN102148589A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-08-10 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 基于卡塞格林结构的高倍太阳能聚光光伏系统 |
| CN102645737A (zh) * | 2011-02-16 | 2012-08-22 | 谢显春 | 一种集光装置 |
| JP5814725B2 (ja) * | 2011-10-03 | 2015-11-17 | 住友電気工業株式会社 | 集光型太陽光発電モジュール及び集光型太陽光発電パネル |
| CN105634397A (zh) * | 2014-10-29 | 2016-06-01 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 用于光伏系统的免跟踪聚光装置 |
| CN105634396A (zh) * | 2014-10-29 | 2016-06-01 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 免跟踪聚光装置 |
| CN104932088B (zh) * | 2015-06-05 | 2017-04-05 | 瑞德兴阳新能源技术有限公司 | 一种聚光光伏二次聚光镜之改进结构 |
| CN106653921A (zh) * | 2015-07-17 | 2017-05-10 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 太阳能发电装置 |
| CN104966748B (zh) * | 2015-07-31 | 2017-09-26 | 江苏中信博新能源科技股份有限公司 | 一种双面匀光的双面电池组件 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10229144A1 (de) * | 2002-06-28 | 2004-01-29 | KLEINWÄCHTER, Jürgen | Multifunktionaler Prismenstumpfeil (PSK) zur solaren Strahlungskonzentration |
| CN101320127A (zh) * | 2007-06-06 | 2008-12-10 | 中国科学院半导体研究所 | 一种组合式聚光器 |
| CN201177386Y (zh) * | 2007-11-28 | 2009-01-07 | 王晓岚 | 二次聚焦太阳能中高温设备 |
| CN201278040Y (zh) * | 2008-10-16 | 2009-07-22 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种新型聚光太阳能采集装置 |
-
2009
- 2009-02-25 CN CN2009100252317A patent/CN101813821B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10229144A1 (de) * | 2002-06-28 | 2004-01-29 | KLEINWÄCHTER, Jürgen | Multifunktionaler Prismenstumpfeil (PSK) zur solaren Strahlungskonzentration |
| CN101320127A (zh) * | 2007-06-06 | 2008-12-10 | 中国科学院半导体研究所 | 一种组合式聚光器 |
| CN201177386Y (zh) * | 2007-11-28 | 2009-01-07 | 王晓岚 | 二次聚焦太阳能中高温设备 |
| CN201278040Y (zh) * | 2008-10-16 | 2009-07-22 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种新型聚光太阳能采集装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101813821A (zh) | 2010-08-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101813821B (zh) | 应用于聚光光伏模组的二次聚光/匀光集成装置 | |
| CN101694541B (zh) | 曲顶全反射式二次聚光及匀光集成装置 | |
| Feng et al. | Performance investigation of a concentrating photovoltaic/thermal system with transmissive Fresnel solar concentrator | |
| Wang et al. | Experimental study and optical analyses of a multi-segment plate (MSP) concentrator for solar concentration photovoltaic (CPV) system | |
| CN103888051B (zh) | 全息聚光分光太阳能发电模块 | |
| CN103022206B (zh) | 一种槽式复合抛物面聚光发电组件 | |
| CN201278040Y (zh) | 一种新型聚光太阳能采集装置 | |
| CN202434553U (zh) | 平顶全反射式二次聚光匀光集成装置 | |
| CN101989629B (zh) | 一种太阳能电池模块及其制作方法 | |
| CN102854551B (zh) | 一种宽光谱强聚焦菲涅尔透镜的制作方法 | |
| CN101789460A (zh) | 带有二次反射板的聚光光伏接收器 | |
| CN101493542A (zh) | 一种基于微棱镜结构的平板式光伏电池光线增强器 | |
| CN102638199B (zh) | 一种太阳能点聚光光伏发电装置 | |
| CN205723577U (zh) | 聚光薄膜太阳能电池 | |
| CN103311351A (zh) | 一种聚光光伏太阳光汇聚装置 | |
| Algora et al. | III–V multijunction solar cells for ultra-high concentration photovoltaics | |
| CN202470484U (zh) | 一种槽式太阳能聚光集热器 | |
| CN201681954U (zh) | 聚光-分光太阳能电池装置 | |
| CN102201477B (zh) | 一种基于周期性微结构的太阳能聚光方法 | |
| CN202977491U (zh) | 一种槽式复合抛物面聚光发电组件 | |
| CN201637923U (zh) | 高倍复合聚光透镜 | |
| CN103066145B (zh) | 一种基于微型砷化镓光伏电池的聚光组合系统 | |
| CN102983198A (zh) | 一种高倍聚光太阳能电池 | |
| CN103929126A (zh) | 一种折射-反射-全反射(rxi)自由曲面型太阳能聚光器 | |
| CN202282368U (zh) | 一种高倍聚光太阳能电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SUZHOU INSTITUTE OF NANO-TECH AND NANO-BIONICS(SIN Free format text: FORMER OWNER: SUZHOU NANO TECHNIQUE + NANO BIONIC RESEARCH INST. Effective date: 20100907 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 215125 NO.398, RUOSHUI ROAD, GAOJIAO DISTRICT, DUSHUHU, INDUSTRIAL PARK, SUZHOU CITY, JIANGSU PROVINCE TO: 215123 NO.398, RUOSHUI ROAD, INDUSTRIAL PARK, SUZHOU CITY, JIANGSU PROVINCE |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20100907 Address after: 215123 Suzhou Industrial Park, Jiangsu, if waterway No. 398 Applicant after: Suzhou Institute of Nano-Tech and Bionics (SINANO), Chinese Academy of Sciences Address before: 215125 Jiangsu city of Suzhou province Dushu Lake Industrial Park No. 398 waterway if higher education Applicant before: Suzhou Nano Technique & Nano Bionic Research Inst. |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120418 Termination date: 20180225 |