CN102285058B - 玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺及其专用模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺及其专用模具，涉及太阳能技术；旨在提供一种生产效率高、成本低的玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺及其专用模具，所述生产工艺的主要步骤为：设计聚光器的单体结构及整体形状；根据聚光器的单体结构及整体形状制作模具；把模具置于注塑机中；把玻璃基板植入模具中，模具合模；把硅凝胶注入模具腔体内；待硅凝胶初步成型固化将所述玻璃基板置于烘箱之内，使玻璃基板上的硅凝胶完全固化成型。所述模具的主要结构为：在下模中设置矩形腔室，矩形腔室的a边的内侧设置有底边对位台，与a边相邻的边上设置定位装置a，所述定位装置a与玻璃基板接触为点接触；矩形腔室的其余两条边上分别还设置有定位装置。

Description

玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺及其专用模具

技术领域

本发明涉及太阳能聚光光伏发电技术领域中用于将太阳光汇聚并投射到光伏电池上的聚光器的生产工艺；本发明还涉及一种用于所述生产工艺中的模具。

背景技术

聚光光伏发电技术是公认的可降低光伏发电成本的有效途径。目前，一个完整的聚光光伏发电系统主要包括聚光太阳电池组件、太阳跟踪器、电能存储或逆变设备等几部分。复眼式聚光太阳电池组件作为光电转换部件，主要由复眼式透镜聚光器和安装有光伏电池晶片的电路板所组成。

其中，复眼式透镜聚光器包括多块平面阵列的聚光透镜。使用时通过太阳跟踪器使聚光透镜基本正对阳光照射方向，然后通过这些聚光透镜分别将太阳光汇聚并投射到电路板上与各个聚光透镜相对应的光伏电池晶片的接收面上，从而使各个光伏电池晶片中产生电流，这些电流通过电路板上的线路输出。

现有的复眼式透镜聚光器生产工艺有以下两种：

一种是光学玻璃透镜模压成型技术。该技术是一种高精度光学元件加工技术，它是把软化的玻璃（玻璃软化温度高达900℃）放入高精度的模具中，在加温加压和无氧的条件下，一次性直接模压成型出达到使用要求的光学零件。这项技术现在已成为国际上最先进的光学零件制造技术方法之一，给光电仪器的光学系统设计带来了新的变化和发展，不仅使光学仪器缩小了体积、减少了重量、节省了材料、减少了光学零件镀膜和工件装配的工作量、降低了成本，而且还改善了光学仪器的性能，提高了光学成像的质量。这种生产技术具有的缺点是：高温（900℃以上）对模具要求较高，模具损坏较严重。另外由于玻璃的翘曲度大，若用此加工幅面过大的复眼式透镜聚光器，其精度会明显下降，从而影响聚光器的发电效率。

另一种生产工艺是光学塑料成型技术。光学塑料成型技术是当前制造塑料非球面光学零件的先进技术，包括注射成型、铸造成型和压制成型等技术。光学塑料注射成型技术主要用来大量生产直径100mm以下的非球面光学零件，也可制造微型透镜阵列。而铸造和压制成型主要用于制造直径为100mm以上的非球面透镜光学零件。塑料非球面光学零件具有重量轻、成本低；光学零件和安装部件可以注塑成为一个整体，节省装配工作量；耐冲击性能好等优点。因此，在军事、摄影、医学、工业等领域有着非常好的应用前景。这种生产工艺的缺点是：光学塑料受紫外线长时间照射后会老化，导致透过率降低，直接影响聚光器的发电效率，因而无法满足太阳能聚光光伏发电系统户外使用25年时限的要求。

发明内容

本发明的目的是这个对现有的复眼式透镜聚光器生产工艺不足提供一种基于成本低、生产效率高的玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺及其专用模具。

本发明中的玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺采用的技术方案是这样的：包括以下步骤：

步骤101：设计聚光器的单体结构及整体形状；

步骤102：根据聚光器的单体结构及整体形状制作模具；

步骤103：把模具置于注塑机中，定位准确；

步骤104：把玻璃基板植入模具中，定位，模具合模；

步骤105：把硅凝胶注入模具腔体内；

步骤106：待硅凝胶初步成型固化后，从模具中取出附着上硅凝胶的玻璃基板，将所述玻璃基板置于烘箱之内，使玻璃基板上的硅凝胶完全固化成型。

玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺的附加技术特征是：

优选地，所述步骤105中，保持温度在18～25℃，以3.5~5Mpa的压强将硅凝胶注入模具腔体内。

优选地，所述步骤106中，硅凝胶初步成型固化的温度为100~150℃，压强保持为所述步骤105注塑硅胶时的压强值。

优选地，所述步骤106中，玻璃基板置于烘箱之内，使玻璃基板上的硅凝胶完全固化成型的时间为1~2小时，且所述烘箱内温度为60~80℃。

本发明中的玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺专用模具采用的技术方案是这样的：包括上模、模芯与下模，所述模芯位于上模与下模之间，所述模芯具有模具型腔，所述上模上设置有至少1个注料口，所述注料口与模具型腔连通；下模中具有用于安放玻璃基板的矩形腔室，腔室的a边的内侧设置有底边对位台，与a边相邻的b边内侧设置一个定位装置a，所述定位装置a与玻璃基板为点接触；腔室的其余两条边上分别设置有至少一个定位装置。

玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺专用模具的附加技术特征是：

优选地，所述定位装置a为球体。

优选地，所述定位装置a位于腔室b边的中点。

优选地，所述模具为矩形，上模各边的内侧分别设置有2个注料口，所述各个注料口与模具型腔连通。

优选地，所述矩形腔室其余两条边上的定位装置包括定位块与定位块通道，且每条边上定位块与定位块通道的数量各为2，定位块通道设置在矩形腔室外侧连通模具外部与矩形腔室，定位块可定位通道中滑动。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、采用硅凝胶在玻璃基板上成型为所需透镜，采用该工艺生产玻璃基硅胶复眼聚光器所需的最高温度不到150℃，避免了高温对模具的损坏，有效降低了生产成本，另一方面由于硅凝胶良好的耐候性能，避免了长时间户外使用导致的透过率下降等问题，同时能够实现大幅面加工玻璃基硅胶复眼聚光器，提高了生产效率。

2、玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺是将硅胶注塑到模具型腔中，进一步在玻璃基板上固定成型，硅胶在玻璃基板上固定的位置直接影响后续加工、封装能否顺利、高效进行，因此在生产过程中对模具对玻璃基板的定位十分重要，然而，现有的玻璃基板切割工艺无法真正实现矩形玻璃基板各个内角是90°，为了实现模具对玻璃基板良好的定位，玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺专用模具在其用于放置玻璃基板的矩形腔室的a边设置有底边对位台，与a边相邻的b边上中点设置一个球体定位装置a；腔室的其余两条边上分别设置有至少一个定位装置设置了底边定位台与球体定位装置，其中底边定位台能够实现玻璃基板一边与其良好贴合，球体定位装置a与玻璃基板接触的部分为一点，当玻璃放入模具之后，定位装置推动玻璃基板使其下部与底边台面重合，同时，右边的中点与球体定位装置a靠齐，从而实现了玻璃基板稳定定位。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是模具装配好后的结构示意图。

图2是下模中玻璃基板与定位装置、定位装置a、底边定位台的相对位置示意图。

图3为图2所示部分在下模中位置的示意图。

图中标记：1 上模  2 模芯  3 下模  4 定位槽  5 定位孔  6注料口  7 玻璃基板  8 定位装置  9定位装置a  10底边对位台  11 定位块通道  12 定位块。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明中的玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺采用的主要技术方案是这样的：包括以下步骤：

步骤101：设计聚光器的单体结构及整体形状；

步骤102：根据聚光器的单体结构及整体形状制作模具；

步骤103：把模具置于注塑机中，定位准确；

步骤104：把玻璃基板植入模具中，定位，模具合模；

步骤105：把硅凝胶注入模具型腔内；

步骤106：待硅凝胶初步成型固化后，从模具中取出附着上硅凝胶的玻璃基板，将所述玻璃基板置于烘箱之内，使玻璃基板上的硅凝胶完全固化成型。

上述步骤105与步骤106的优选实施方式：

在步骤105中，保持温度在18～25℃使得硅胶处于液态，注胶机的胶枪以3.5~5Mpa范围的压强将硅凝胶通过上模上主料口注入模具型腔内。

所述步骤106中，保持模具型腔中的压强在维持在步骤105中的大小，温度为100~150℃，使硅胶初步成型固化。待硅胶初步固化后玻璃基板置于烘箱之内，使玻璃基板上的硅凝胶完全固化成型的时间为1~2小时，且所述烘箱内温度为60~80℃。

所述的温度、压强及时间参数并不局限于所罗列的范围，例如：在步骤105中，只要够使硅胶以液态形式注入模具型腔的温度与压强环境均可，只不过上述的温度与压强值能够是硅胶更加顺利、均匀的注入模具型腔。步骤106中，所述的使硅胶初步固化成型所保持的温度100~150℃是在生产实践中经过反复检测、调整得到的既能保证硅胶初步固化成型又能兼顾生产效率的最优温度范围。

上述生产工艺的一个具体实施例为：

步骤201：设计聚光器的单体结构及整体形状；

步骤202：根据聚光器的单体结构及整体形状制作模具；

步骤203：把模具置于注塑机中，定位准确；

步骤204：把玻璃基板植入模具中，定位，模具合模；

步骤205：保持温度在18～25℃使得硅胶处于液态，注胶机的胶枪以4.2Mpa范围的压强将硅凝胶通过上模上主料口注入模具型腔内；

步骤206：保持模具型腔中的压强在维持在步骤105中的大小，温度为120℃，使硅胶初步成型固化。待硅胶初步固化后玻璃基板置于烘箱之内，使玻璃基板上的硅凝胶完全固化成型的时间为2小时，且所述烘箱内温度为80℃，使玻璃基板上的硅凝胶完全固化成型。

如图1、图2，本发明中的玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺专用模具包括上模1、模芯2与下模3，所述模芯2位于上模1与下模3之间，所述模芯2具有模具型腔，所述上模1上设置有至少1个注料口6，所述注料口6与模具型腔连通；下模中具有用于安放玻璃基板的矩形腔室，腔室的a边的内侧设置有底边对位台10，与a边相邻的b边上设置一个定位装置a9，所述定位装置a9与玻璃基板接触的部分为一点；腔室的其余两条边上分别设置有至少一个定位装置8，优选为分别各设置两个定位装置8。上述a边、b边与定位装置a是为了便于表述、与其余边、定位装置相区别而特设的名称，并无实际含义。

作为上述玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺专用模具的优选实施方式：

所述定位装置a9为直径20mm的球体，且所述定位装置a9位于腔室b边的中点。

所述模具为矩形，上模各边的内侧分别设置有2个注料口6，所述各个注料口6与模具型腔连通，以使得硅胶能够更快更均匀的注入模具型腔中。

所述矩形腔室其余两条边上的定位装置8包括定位块12与定位块11通道，且每条边上定位块12与定位块通道11的数量各为2，定位块通道11设置在矩形腔室外侧连通模具外部与矩形腔室，定位块12可定位通道中滑动。详见图3，定位块通道11设置在矩形腔室周围，定位块12可以从模具外部沿定位块通道11推至矩形腔室中，并抵靠至玻璃基板的两条相邻边上，底边对位台10与球形定位装置a固定于矩形腔室另外两条相邻边的内侧。

当玻璃基板放入下模的矩形腔室之后，玻璃基板上待附着硅胶的一面与下模的表面位于同一平面上，合膜后，玻璃基板上待附着硅胶的一面正对模芯中的型腔，矩形腔室两条相邻边上的定位块12推动玻璃使玻璃基板下部与底边对位台10的台面重合，同时，玻璃基板的另一边中点与球体定位装置a9通过切点抵靠，从而达到稳定定位的效果。

需要指出的是，本发明中的模具采用球体定位装置代替与底边对位台正交的侧边对位台的用意在于，由于玻璃基板的内角并非标准直角，若将球体定位装置改为侧边对位台，那么当玻璃基板与底边对位台完全贴合后，其与侧边对位台台面只有一个接触点，且该接触点一定在玻璃基板的一个内角处，这样的抵靠明显不及将接触点移至玻璃基板该条边中点的稳定定位效果好。

上模1上还具有用于与注塑机固定的固定孔5，上模1固定于注塑机相应的位置，上模1与模芯2固定装配，玻璃基板在下模3的矩形腔室中定位好后，模具合模，注塑机从上模1上的入料口6将硅胶注入型腔，图2中玻璃基板上虚线以内的地方附着硅胶，虚线以外为预留部分用以后续加工、封装。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤101：设计聚光器的单体结构及整体形状；

步骤102：根据聚光器的单体结构及整体形状制作模具；

步骤103：把模具置于注塑机中，定位准确；

步骤104：把玻璃基板植入模具中，定位，模具合模；

步骤105：把硅凝胶注入模具腔体内；

步骤106：待硅凝胶初步成型固化后，从模具中取出附着上硅凝胶的玻璃基板，将所述玻璃基板置于烘箱之内，使玻璃基板上的硅凝胶完全固化成型；

所述模具包括上模、模芯与下模，所述模芯位于上模与下模之间，所述模芯具有模具型腔，所述上模上设置有至少1个注料口，所述注料口与模具型腔连通；下模中具有用于安放玻璃基板的矩形腔室，矩形腔室的a边的内侧设置有底边对位台，与a边相邻的b边内侧设置一个定位装置a，所述定位装置a与玻璃基板接触的部分为一点；矩形腔室的其余两条边上分别设置有至少一个定位装置b； 

所述定位装置a为球体。

2.根据权利要求1所述的玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺，其特征在于，所述步骤105中，保持温度在18～25℃，以3.5~5Mpa的压强将硅凝胶注入模具腔体内。

3.根据权利要求2所述的玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺，其特征在于，所述步骤106中，硅凝胶初步成型固化的温度为100~150℃，保持模具腔体内的压强为所述步骤105注塑硅胶时的压强值。

4.根据权利要求1或2或3所述的玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺，其特征在于，所述步骤106中，玻璃基板置于烘箱之内，使玻璃基板上的硅凝胶完全固化成型的时间为1~2小时，且所述烘箱内温度为60~80℃。

5.一种专用于权利要求1至4中任意一项所述的玻璃基硅胶复眼聚光器生产工艺的模具，包括上模、模芯与下模，所述模芯位于上模与下模之间，所述模芯具有模具型腔，所述上模上设置有至少1个注料口，所述注料口与模具型腔连通；其特征在于，下模中具有用于安放玻璃基板的矩形腔室，矩形腔室的a边的内侧设置有底边对位台，与a边相邻的b边内侧设置一个定位装置a，所述定位装置a与玻璃基板接触的部分为一点；矩形腔室的其余两条边上分别设置有至少一个定位装置b；

所述定位装置a为球体。

6.根据权利要求5所述的模具，其特征在于，所述定位装置a位于腔室b边的中点。

7.根据权利要求5所述的模具，其特征在于，所述模具为矩形，上模各边的内侧分别设置有2个注料口，所述各个注料口与模具型腔连通。

8.根据权利要求5所述的模具，其特征在于，所述矩形腔室其余两条边上的定位装置b包括定位块与定位块通道，且每条边上定位块与定位块通道的数量各为2，定位块通道设置在矩形腔室外侧连通模具外部与矩形腔室，定位块可在定位通道中滑动。