CN102074605A - 聚光装置和太阳能收集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种聚光装置，用于将太阳光会聚于一个光电转换元件，该聚光装置包括至少一个聚光部，每个聚光部都具有一个半球体，该半球体由多个五边形的聚光元件和多个六边形的聚光元件接合而成。本发明还提供一种包括该聚光装置的太阳能收集装置。本发明提供的聚光装置可最大限度地吸收太阳光，提高光电转换元件对太阳光的利用率。

Description

聚光装置和太阳能收集装置
技术领域
本发明涉及太阳能利用领域，尤其涉及聚光装置和太阳能收集装置。
背景技术
近年来，能源紧张，特别是石油资源日趋紧张，因此各国纷纷开发新能源以期化解危机。
由于太阳能取之不尽，用之不竭，因此成为研究人员之开发热点。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量(约为3.75×1026W)的22亿分之一，但已高达173,000兆瓦(TW)，也就是说，太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。
汽车是石油资源的消耗大户，因此针对汽车之能源替代研究也成为研究热点。但是单纯依赖太阳能之汽车还没有达到商用程度。
目前市场上存在利用各种原理制成的太阳能电池，例如硅基太阳能电池，有机染料太阳能电池等，除了提高转换效率之外，研究人员还致力于采用各种办法使太阳能电池尽可能多地吸收太阳能，尤其是利用太阳能电池为汽车供电时，如何在面积较小的汽车顶盖上尽可能多地吸收太阳能。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可有效会聚太阳能之聚光装置。
一种聚光装置，用于将太阳光会聚于一个光电转换元件，该聚光装置包括至少一个聚光部，每个聚光部具有一个半球体，该半球体由多个五边形的聚光元件和多个六边形的聚光元件接合而成。
一种太阳能收集装置，其包括一个聚光装置和一个光电转换元件，该聚光装置用于将太阳光会聚于该光电转换元件，该聚光装置包括至少一个聚光部，每个聚光部具有一个半球体，该半球体由多个五边形的聚光元件和多个六边形的聚光元件接合而成。该光电转换元件位于该聚光部的球心位置。
相较于现有技术，本发明提供之聚光装置的聚光部为半球体，可将来自各个角度的太阳光会聚到光电转换元件，从而提高光电转换元件对太阳光的利用率，也提高了太阳能收集装置对太阳光的利用率。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的聚光装置的立体示意图。
图2是图1所示的聚光装置的俯视图。
图3是本发明第二实施例提供的太阳能收集装置的剖视图。
图4是本发明第三实施例提供的聚光装置的立体示意图。
图5是图3所示的太阳能收集装置设置于汽车天窗时的效果示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。
请参阅图1和图2，本发明第一实施例提供的聚光装置100包括至少一个聚光部14。
该聚光部14包括一个半球体，该半球体由多个五边形的菲涅尔透镜141及多个六边形的菲涅尔透镜142接合而成。优选地，每个五边形的菲涅尔透镜141的焦点与球心重合，每个六边形的菲涅尔透镜142的焦点与球心重合。
聚光部14的底部的外周边沿可进一步设有配合部17，该配合部17包括4个片状凸起，等角度分布在该外周边沿，该配合部17用于和卡置其的基板的凹槽相配合。如果采用粘接的方式将该聚光部14固定在某个基板上，则不需要配合部17。
除了采用菲涅尔透镜用作聚光元件之外，还可以使用其他具有聚光效果的透镜，例如双凸透镜等，或者将不同的聚光元件组合使用，例如五变形的双凸透镜和六边形的菲涅尔透镜，或者五边形的菲涅尔透镜和六边形的双凸透镜。
请参阅图3，本发明第二实施例提供的太阳能收集装置200包括聚光装置100以及在聚光装置100的聚光部14的球心位置放置的光电转换元件16。由于光电转换元件16具有一定尺寸，所述的球心位置并不限定在球心这一个点的位置，还包括该球心所在点的附近的区域。优选地，所述光电转换元件16的中心与所述球心重合。
聚光部14可以具有底板15，该底板15和该半球体形成一个密封结构。该底板15具有相对的第一表面151和第二表面152，该第二表面152和该聚光部14的半球体的大圆相重合，该光电转换元件16放置于该第一表面151。
优选地，在底板15的第二表面152设置散热结构，该散热结构可以采用散热鳍片或热管常见选择。
该聚光部14本身可以没有底板15，而仅是一个由多个五边形的菲涅尔透镜141和多个六边形的菲涅尔透镜142组合成的半球，当该聚光部14放置在任意一个平面上进行工作时，该平面就可视为其底板。该光电转换元件16可直接置于该平面上，且位于该聚光部14的球心的位置。
该光电转换元件16可以是一个太阳能电池，或者两个太阳能电池，或者由多个太阳能电池组成的太阳能电池阵列。
使多个五边形的菲涅尔透镜141和多个六边形的菲涅尔透镜142组合成半球状聚光部14可以最大限度地会聚来自各个角度的太阳光，从而使得更多的太阳光被会聚到球心位置的光电转换元件16，经过光电转换元件16的光电转换形成电流储存或者使用。该太阳能收集装置对太阳光的利用率也因此提高。
请参阅图4，本发明第三实施例提供的聚光装置300包括反射板22和至少一个聚光部24。
聚光装置300与聚光装置100大致相同，不同之处主要是聚光装置300具有反射板22，该反射板22是一个抛物面形反射板或者是由多个抛物面形反射板220连接形成。该反射板220具有一个或者多个圆形通孔30，用于放置一个或者多个聚光部24。该圆形通孔30的深度以不影响聚光部24折射太阳光为宜。
优选地，该圆形通孔30的内表面具有第一配合部31，而相应地，聚光部24的底部的外周也具有第二配合部26，该第一配合部31和该第二配合部26的配合使得该圆形通孔30收置一个聚光部24。该第一配合部31可以是凹槽，而第二配合部26为凸起，反之亦可。或者，该第一配合部31是凹槽和凸起交错排布，而第二配合部26是凸起和凹槽交错排列。
该圆形通孔30的数量根据需要设定，其主要用于固定聚光部24，因此，可以理解的是，该反射板22也可以不设置圆形通孔30，而是设置一个或者多个凹槽，直接将一个或者多个聚光部24固定在该反射板22的表面；或者，还可以将聚光部24直接与该反射板22粘合。
该抛物面形反射板220用于将未照射到聚光部24的太阳光通过抛物面形反射板220再次反射或多次反射到聚光部24，以尽可能多地将太阳光集中到位于聚光部24的球心位置的光电转换元件。
本发明提供的聚光装置可设在汽车的天窗周围以产生电流供车用，请参阅图5，本发明第二实施例提供的太阳能收集装置200包括16个聚光部14，该多个聚光部14放置在一个回字形基板50上，该回字形基板50放置于汽车天窗41周围。当然，也可以将本发明者第三实施例提供的聚光装置300搭配光电转换元件设置在天窗41周围。
本发明提供的太阳能利用系统还可搭载于其他需要太阳能电力的结构，例如屋顶、路灯等。

Claims (10)

1.一种聚光装置，用于将太阳光会聚于一个光电转换元件，其特征在于：该聚光装置包括至少一个聚光部，每个聚光部具有一个半球体，该半球体由多个五边形的聚光元件和多个六边形的聚光元件接合而成。
2.如权利要求1所述的聚光装置，其特征在于：该聚光装置还包括一个反射板，该至少一个聚光部设于该反射板，该反射板为一个抛物面形反射板或者由多个抛物面形反射板连结形成。
3.如权利要求2所述的聚光装置，其特征在于：该反射板具有至少一个圆形通孔，每个圆形通孔的内表面设有第一配合部，该聚光部具有底部，该底部的外周设有第二配合部，该第一配合部与该第二配合部相互配合使得该聚光部嵌置于该圆形通孔。
4.如权利要求2所述的聚光装置，其特征在于：该至少一个聚光部与该反射板粘合固定。
5.如权利要求1所述的聚光装置，其特征在于：每个五边形聚光元件的焦点和每个六边形聚光元件的焦点均与该聚光部的球心重合。
6.如权利要求1所述的聚光装置，其特征在于：该聚光元件是菲涅尔透镜。
7.如权利要求1所述的聚光装置，其特征在于：该聚光元件是双凸透镜。
8.一种太阳能收集装置，其特征在于：该太阳能收集装置包括一个聚光装置和一个光电转换元件，该聚光装置用于将太阳光会聚于该光电转换元件，该聚光装置包括至少一个聚光部，每个聚光部具有一个半球体，该半球体由多个五边形的聚光元件和多个六边形的聚光元件接合而成。该光电转换元件位于该聚光部的球心位置。
9.如权利要求8所述的太阳能收集装置，其特征在于：该聚光部还包括一个底板，该底板与该半球体形成一个密封结构，该底板具有面对该半球体的的第一表面，该光电转换元件设置于该第一表面上。
10.如权利要求8所述的太阳能收集装置，其特征在于：该光电转换元件是一个太阳能电池或者由多个太阳能电池组成的太阳能电池阵列。
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