CN102034884B - 具有太阳能电池单元的装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有太阳能电池单元的装置，其特征在于：该装置还包括一个壳体及一个集光单元，该太阳能电池单元及该集光单元设置于该壳体内部，该太阳能电池单元具有一受光面，其中，该壳体上设有一窗口以供入射光由此入射，该集光单元包括一个聚光透镜、一个反射镜及一个菲涅尔透镜，该入射光经由该聚光透镜会聚后到达该反射镜并被该反射镜反射，反射光线经过该菲涅尔透镜后照射到该太阳能电池单元的受光面上。与现有技术相比，本发明所提供的该装置通过改变太阳能电池单元所使用的集光结构，从而有效缩减了整个太阳能集光模组的垂直体积，并且一个太阳能电池单元可以配合多个集光单元使用而大大提高了太阳能电池模组的效率。

Description

具有太阳能电池单元的装置
技术领域
本发明涉及一种装置，尤其是一种具有太阳能电池单元的装置。
背景技术
当前，在太阳能电池应用领域，大多使用太阳能集光系统来提高太阳能电池的效率以满足各种电器的用电需求，尤其在高效率的III-V族太阳能电池上加装高功率的太阳能集光系统来提升其效率已是业内普遍采用的方法。
然而，目前太阳能电池模组在小型的3C便携式电子器件（如手机）中的应用却难以普及，其中最主要的原因之一就是因为目前所采用的方式是在太阳能电池单元正上方加装太阳能集光系统，这样势必造成整个太阳能电池模组会占据比较大的垂直空间体积，从而限制了其在小型3C便携式电子器件中的应用。
发明内容
有鉴于此，提供一种能够有效缩减占用空间的具有太阳能电池单元的装置实为必要。
一种具有太阳能电池单元的装置，该装置还包括一个壳体及一个集光单元，该太阳能电池单元及该集光单元设置于该壳体内部，该太阳能电池单元具有一受光面，其中，该壳体上设有一窗口以供入射光由此入射，该集光单元包括一个聚光透镜、一个反射镜及一个菲涅尔透镜，该聚光透镜的光入射面上设置有平行排列的三棱柱微结构，该平行排列的三棱柱微结构用来导正从各个方向入射到该聚光透镜的光入射面上的入射光的方向，使得入射光大致以平行光的形式经由该聚光透镜会聚后到达该反射镜并被该反射镜反射，反射光线经过该菲涅尔透镜后照射到该太阳能电池单元的受光面上。其中，该聚光透镜倾斜穿设于该窗口内，该菲涅尔透镜的光轴相对于该太阳能电池单元的受光面倾斜，该菲涅尔透镜的光轴与该聚光透镜的光轴在该反射镜的几何中心处相交，并且与该聚光透镜光轴相重合的入射光线经过该反射镜反射后，其反射光线与该菲涅尔透镜的光轴相重合。
与现有技术相比，本发明所提供的装置通过改变太阳能电池单元所使用的集光结构，从而有效缩减了整个太阳能集光模组的垂直体积，并且一个太阳能电池单元可以配合多个集光单元使用而大大提高了太阳能电池模组的效率。
附图说明
图1是本发明实施例所提供的装置的结构示意图。
图2是本发明所提供的装置内部的集光单元与太阳能电池单元之间的光路示意图。
图3是本发明另一个实施例所提供的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明所提供的实施例作进一步详细说明。
请一并参照图1及图2，本发明实施例所提供的该装置10，其包括壳体11、一个太阳能电池单元12及两个集光单元13。
该壳体11具有一顶部111及与该顶部111相对的底部112，在该顶部111上开设有两个与该两个集光单元13相对应的窗口20，其用来供太阳光从该窗口20入射进入该壳体11的内部。
该太阳能电池单元12及两个集光单元13设置于该壳体11的内部。在本实施例中，该太阳能电池单元12设置于该壳体顶部111内表面的几何中心，该两个集光单元13以该太阳能电池单元12为参照，对称设置于该壳体11的两端。可以理解的，该太阳能电池单元12还可以设置于该壳体顶部111的内表面的其它位置，而该两个集光单元13也可以不对称的方式围绕设置在该太阳能电池单元12的周围，外部光线由该窗口20入射并经由该两个集光单元13会聚后入射到该太阳能电池单元12的受光面上。
在本实施例中，该太阳能电池单元12是III-V族太阳能电池单元。可以理解，该太阳能电池单元12还可以是非晶硅、单晶硅、多晶硅、薄膜晶体硅、碲化镉或铜铟硒等其它类型的太阳能电池。
该每一个集光单元13包括一个凸透镜131、一个反射镜132及一个菲涅尔透镜133。可以理解的，在该集光单元13中，该凸透镜131还可以是其它类型的聚光透镜，而且该集光单元13还可以根据实际需要而包括其它的凸透镜、反射镜以及其它的光学元件。
该凸透镜131倾斜穿设于该窗口20内。可以理解的，该窗口20的数量与该凸透镜131的数量是一一对应的，该若干窗口20设置在该太阳能电池单元12的周围，并且该每一个窗口20中都倾斜的穿设有一个该凸透镜131。该凸透镜131具有光入射面1310，该光入射面1310设置有平行排列的三棱柱微结构，其用来导正从各个方向入射到该光入射面1310上的入射光的方向，使得入射光大致以平行光的形式通过该凸透镜131并进入该壳体11的内部。
该反射镜132设置于该壳体11的底部112上，并位于该凸透镜131的下方，其用来反射经过该凸透镜131会聚后的入射光。在本实施例中，该反射镜132是平面反射镜，其几何中心位于该凸透镜131的光轴上能够最大范围的反射自该凸透镜131透射出来的光线。可以理解的，该反射镜132还可以是球面反射镜或者是非球面反射镜，其几何中心还可以位于该凸透镜131的光轴线以外的其它地方。
该菲涅尔透镜133也设置于该壳体11的底部112上，并且位于该反射镜132的反射光方向上。经过该反射镜132反射后的反射光线经过该菲涅尔透镜133的二次会聚后照射到该太阳能电池单元12的受光面上。在本实施例中，该菲涅尔透镜133的光轴相对于该太阳能电池单元12的受光面倾斜。当然，该菲涅尔透镜133的光轴也可以平行于该太阳能电池单元12的受光面。
在本实施例中，该菲涅尔透镜133的光轴与该凸透镜131的光轴在该反射镜132的几何中心处相交，并且与该凸透镜131的光轴相重合的光线经过该反射镜132反射后，其反射光线与该菲涅尔透镜133的光轴相重合。此设计的目的是使该菲涅尔透镜133能够最大范围的会聚由该反射镜132反射的光线，从而提高光线的利用率。可以理解的，该菲涅尔透镜133的光轴还可以不与该凸透镜131的光轴相交或者其交点不在该反射镜132的反射面上。
如图3所示，在本发明所提供的另一个实施例中，该装置30包括太阳能电池单元31、壳体32及至少一个集光单元33。该太阳能电池单元31及该至少一个集光单元33设置于该壳体内部，该每个集光单元33至少包括一个反射镜，其中，该每个集光单元33围绕该太阳能电池单元31设置。可以理解的，该每个集光单元33中反射镜的数量可以是一个或者多个，并且该每个集光单元33还可以包括其它的如聚光透镜、菲涅尔透镜等一个或者多个光学元件。
在该壳体32上设有一个或者多个窗口34以供入射光由此入射，该入射光经由该至少一个集光单元33照射到该太阳能电池单元31的受光面上，其中该入射光在每个集光单元33内至少经过一次反射而到达该太阳能电池单元31的受光面上。
在本发明所提供的该装置中，还包括一个电能存储单元(图中未标示)，该电能存储单元与该太阳能电池单元电连接，其用来存储该太阳能电池单元所转化的电能。
可以理解的，本发明所提供的该装置可以是手机、太阳能电池模组或者其它具有太阳能电池单元的电子装置。
可以理解的是，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化等用于本发明的设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种具有太阳能电池单元的装置，其特征在于：该装置还包括一个壳体及一个集光单元；该壳体具有一顶部及与该顶部相对的底部，在该顶部上开设有与该集光单元相对应的窗口以供入射光由此入射；该太阳能电池单元设置于该壳体顶部内表面，该太阳能电池单元具有一受光面；该集光单元也设置于该壳体内部；该集光单元包括一个聚光透镜、一个反射镜及一个菲涅尔透镜；该聚光透镜倾斜穿设于该窗口内；该反射镜设置于该壳体的底部，并位于该聚光透镜的下方；该菲涅尔透镜也设置于该壳体的底部，并且位于该反射镜的反射光方向上；该聚光透镜的光入射面上设置有平行排列的三棱柱微结构，该平行排列的三棱柱微结构用来导正从各个方向入射到该聚光透镜的光入射面上的入射光的方向，使得入射光大致以平行光的形式经由该聚光透镜会聚后到达该反射镜并被该反射镜反射，反射光线经过该菲涅尔透镜后照射到该太阳能电池单元的受光面上；其中，该菲涅尔透镜的光轴相对于该太阳能电池单元的受光面倾斜，该菲涅尔透镜的光轴与该聚光透镜的光轴在该反射镜的几何中心处相交，并且与该聚光透镜光轴相重合的入射光线经过该反射镜反射后，其反射光线与该菲涅尔透镜的光轴相重合。
2.如权利要求1所述的具有太阳能电池单元的装置，其特征在于：该反射镜为平面反射镜。
3.如权利要求1所述的具有太阳能电池单元的装置，其特征在于：该太阳能电池单元选自非晶硅、单晶硅、多晶硅、薄膜晶体硅、碲化镉、铜铟硒和III-V族太阳能电池中的任意一种。
4.如权利要求1所述的具有太阳能电池单元的装置，其特征在于：该装置进一步包括多个该窗口以及与该多个窗口相对应的多个该集光单元，该多个窗口设置于该壳体上以供入射光由此入射。
5.如权利要求1所述的具有太阳能电池单元的装置，其特征在于：该装置进一步包括一个电能存储单元，该电能存储单元与该太阳能电池单元电连接，其用来存储该太阳能电池单元所转化的电能。
6.如权利要求1所述的具有太阳能电池单元的装置，其特征在于：该装置为一手机或太阳能电池模组。
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