CN102447426A - 一种可加装聚光光导管的太阳能发电装置 - Google Patents

Abstract

一种可加装聚光光导管的太阳能发电装置，由聚光光导管或聚光透镜或高透圆平板、光漏斗、半球面型反光体或球面弧型反光体或球弧型反光体、半球面型太阳能电池板或球面型太阳能电池板或圆平直板型太阳能电池板、聚散热装置和壳体等组成的太阳能发电装置，通过各种组合使光线在太阳能发电装置内停留时间延长，达到发电量提高，使每瓦生产成本下降，本太阳能发电装置适用室内、室外、车、船、飞机、航天器等的太阳能发电，本发明产品结构简单、实用、易普及可广泛应用于太阳能发电产业。

Description

一种可加装聚光光导管的太阳能发电装置

技术领域

本发明涉及通过光辐射直接转变为电能的装置，尤其涉及聚光光导管的一种太阳能发电装置。

面对日益恶化的环境及能源的紧缺，太阳能作为一种可再生清洁能源受到人们的重视，目前光伏产业是世界上发展最快的产业之一，由于各种原因制约了太阳能发电产业的更快发展。本人申请的专利申请号：2010102264133、2010202555651“一种聚光式太阳能发电装置组件”，其目的都在于解决现有技术问题，各有其特点，但各自还存在某些问题。

本发明的目的是为了克服某些技术不足，提供一种光线在太阳能发电装置内停留时间延长，使散热范围扩大，以及克服单晶硅及其他光伏电池材料的不可弯曲性，而制成的太阳能发电装置使发电量进一步提高，本装置可在室内外、车、船、飞机、航天器等使用的一种太阳能发电装置，从而扩大了太阳能发电使用范围。

发明内容

为了实现光线在太阳能发电装置内停留时间延长，使散热范围扩大，克服单晶硅等材料不可弯曲的特性，进一步提高发电量，本发明的技术方案如下：

一种可加装聚光光导管的太阳能发电装置，由聚光光导管或聚光透镜或高透材料(钢化玻璃或PC或有机玻璃等材料)制成圆平板状、光漏斗、半球面型反光体或球面弧型反光体或球弧型反光体、半球面型太阳能电池板或球面型太阳能电池板或圆平直板型太阳能电池板、聚散热装置和壳体等组成，其特征在于所述壳体为半球面型或球面型或圆平板型，和壳体相同型状的太阳能电池板置于壳体上，半球面型反光体或球面弧型反光体或球弧型反光体扣在壳体上，半球面型反光体或球面弧型反光体或球弧型反光体的顶部中央位置留有和光漏斗相适应大小的口与光漏斗相连接，光漏斗上端为接装聚光光导管的散光部或接装聚光透镜或接装高透圆平板(钢化玻璃或PC或有机玻璃等)，光漏斗中可加装聚光透镜、光滤片、散光透镜，聚散热装置尖部指向光漏斗下端光线射入至发电腔室入射口的正中央，起分光聚散热的作用，聚散热装置有进出水管通向发电装置腔体外。

聚光透镜为圆型可为凸透镜或菲涅尔透镜等，聚光透镜可改为不聚光的高透材质(如钢化玻璃或PC或有机玻璃等)制成的不聚光平板，聚光透镜或高透圆平板扣在光漏斗上。

太阳能电池板位于光漏斗光射入发电腔室的入射口的对侧和位于半球面型反光体或球面型反光体或球弧型反光体的下方，太阳能电池板呈半球面型或球面型或圆平直板型，为克服单晶硅等太阳能电池材料的不可弯曲特性，可把太阳能电池片制成小片状，小块状太阳能电池片制成方型或长方型或梯型(用于太阳能电池边缘部分)，小块状太阳能电池片也可制成球弧面型，以及小块状电池片之间用烧接的方式以铜片或其他导电材料为桥梁把正极与正极、负极与负极对应连接，形成增大电流的作用，小块状太阳能电池片相互连接烧接形成半球面型状或球面型状或圆平直型的太阳能电池板，在发电装置底部正中央应留有聚散热装置的安装位置，各小块状太阳能电池片之间绝缘，受光面的导电线从绝缘缝中穿出避光面，受光面的导电线路与避光面的导电线路均与太阳能发电装置的接线盒相连接，用太阳能电池板制作的方法层压法制成的太阳能电池板为半球面型或球面型或圆平直板型，并置于外壳上，外壳多处和太阳能电池板以螺丝等加以固定，半球面型或球面型或圆平直板型外壳和半球面型反光体或球面型反光体或球弧型以活动扣或螺栓相固定连接，或以弧面型带状体把反光体固定在外壳上，之间衬以胶垫圈，半球型或球面型太阳能电池板和半球面型反光体或球面型反光体或球弧型反光体内表面接平。

外壳制成网眼状以利散热，外壳的型状和太阳能电池板的型状相同，太阳能电池板置于壳体之上并多处固定，外壳与半球面型反光体或球面型反光体或球弧型反光体以活动扣或以螺栓固定连接，或以弧面型带把反光体固定在外壳上。

半球面型反光体或球面型反光体或球弧型反光体(球弧型反光体的形成是半球型反光体或球面型反光体在连接光漏斗处向下弯曲成弧型型成)内表面，制成具有反光能力的内表面或具有全反射能力的内表面，半球面型反光体或球弧型反光体内表面与半球面型太阳能电池板内表面齐平，半球面型反光体或球面型反光体或球弧型反光体的顶部中央位置留有开口接装光漏斗，半球面型反光体或球面弧型反光体或球弧型反光体和光漏斗之间衬以胶垫圈以活动扣或螺栓等方式固定连接或做成一体。

光漏斗上端接装聚光光导管的散光部或接聚光透镜或接高透圆平直板，之间衬以胶垫圈以活动扣或螺栓等方式连接固定，光漏斗和聚光光导管的散光部以活动扣或螺栓等方式衬以胶垫圈固定在光漏斗的接装部上，光漏斗内表面可制成具有反射能力的面或全反射面，可在光漏斗中加入聚光透镜，目的是使光漏斗变小以减小光漏斗下端入射口的口径减少光线反射出腔外的作用，在光漏斗的下方末端加装一个散光透镜，目的是使光线均匀散射，耐高温太阳能电池材料可不用散光透镜，光漏斗呈圆锥体状或空壳薄壁的圆柱体型，光漏斗中可加装滤光片以滤除不必要的光线提高太阳能电池对光线的利用率，或在光漏斗上端近光导管散光部的接装部之间加装透气防尘装置，透气防尘装置以防尘透气膜等材料组成，光漏斗和反光体若以导热金属材料制成则外表可安装散热片装置，光漏斗接装聚光光导管的散光部可由N个组成。

聚散热装置为空壳薄壁正立的圆锥型，为具有良好导热材料制成，其中有进出水管进出密闭腔外并固定于外壳上，以及上端尖部直指光线射入发电装置腔室的入口正中央，聚散热装置底部固定在壳体上并衬以胶垫圈；聚散热装置或为倒置的空壳薄壁的圆锥体型，其上加装空壳薄壁的圆锥无底型，可连为一体，或倒置的空壳薄壁的圆锥体型朝向太阳能电池面制成弧型面称锥弧型，空壳薄壁的正立圆锥型连同加装在其上部的空壳薄壁的无底圆锥合称减反体；聚散热装置外表制成具有反光能力的面，耐高温太阳能电池材料可取消聚散热装置，空壳薄壁无底圆锥型留在原位以支架与反光体相固定或以支架固定在处壳上，以上聚散热装置的各种造型配合反光体有减少光线反射出腔体外的作用。

聚光光导管：主要由三部分组成，一是采光部分；二是导光部分一般由三段组成，光导管内壁为高反射材料，反射率一般在百分之九十五以上，光导管可以弯曲、旋转、重叠来改变导管角度和长度；三是散光部分，为了使光线射出分布均匀系统底部有散光部件。从散光方式上分主动式和被动式两种：1)主动式主要配合跟日装置使用，聚光罩可集成在一起使用；2)被动式无跟日装置，主要用于移动台面和静止台面使用。被动聚光(被动吸光)：聚光罩和光导管本身连在一起固定不动，聚光罩多由PC或有机玻璃注塑而成，表面上有三角全反射棱，这种类型的光导管主要由聚光罩、防雨板、可调光导管、延伸光导管、密封环、支撑环、防雨板等组成，车、船、飞机、航天器等用聚光光导管，可省略聚光光导管中间部分接装太阳能发电装置，聚光罩及连接部分可集成在一起形成壁挂式再接以太阳能发电装置，现以车为例，聚光罩及连接部分可集成在一起置于车顶再接太阳能发电装置，或用光导管导入车内接装入太阳能发电装置，太阳能发电装置可集成在车内，集成的聚光罩及连接部分的聚光罩上面可盖以抗打击的高透平板，聚光罩及连接部分可在车表面以下集成安装再以光导管接装太阳能发电装置的光漏斗，或取消光导管以散光部接装太阳能发电装置的光漏斗上，聚光罩表面盖以高透抗击打物体并和车表面齐平，光漏斗接装散光部可由N个组成，在使用空间有限的车、船、飞机、航天器等的太阳能发电装置，在使用电池板时尽可能最大化使用占空比，即太阳能电池板尽量最大化使用。

本发明提供一种解决室内、室外、车、船、飞机、航天器等的太阳能发电，扩大了太阳能发电的使用范围，通过各种组合使光线停留时间延长，发电量提高，本装置结构简单、实用、易普及，降低了每瓦生产成本，可广泛应用于太阳能发电产业。

附图说明

附图说明图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8为本装置的结构示意图；图1为光漏斗半球型反光体半球太阳能发电装置剖面结构示意图；图2为光漏斗半球面型反光体圆直板太阳能发电装置剖面结构示意图；图3为光漏斗球弧型反光体半球型太阳能发电装置剖面结构示意图；图4为光漏斗球弧型反光体圆直板型太阳能发电装置剖面结构示意图；图5为太阳能电池片弧面型剖面结构示意图；图6为太阳能电池片平直面型剖面结构示意图；图7为半圆管型平面结构示意图；图8为聚光光导管平面结构示意图。

具体实施方式

以上附图中，图1、图2、图3、图4中：1为光漏斗聚光光导管散光部的接装部，光漏斗接装聚光光导管散光部可由N个组成，散光部和接装部之间以活动扣或螺栓等方式加以固定，1或为聚光透镜或为高透圆平板(用高透钢化玻璃或PC或有机玻璃等材料制成)；2为光漏斗呈空壳壁薄的圆锥体型或呈空壳薄壁的圆柱体型，其中可设置聚光透镜(目的是使光线射入发电腔室的射出孔变小，减少光线从发电腔室反射出腔外)和光滤片(滤掉不必要的光线使太阳能电池光线利用率提高)，在光漏斗的下方靠近太阳能发电腔室的部位安装散光透镜，使光线均匀射出，光漏斗内表面制成具有反射能力的面或全反射面，在光漏斗的上端近接装部制成具有防尘透气的装置，防尘透气装置以透气膜或其他防尘透气物做成，耐高温电池材料可不用散光透镜；3为半球型反光体或为球面型反光体或为球弧型反光体，球弧型反光体的形成是半球型反光体或球面型反光体在接装光漏斗的开口处，开口向下弯曲型成球弧型反光体，有减少光线反射出发电腔室外的作用，半球型反光体或球面型反光体或球弧型反光体的内表面制成具有反射能力的面或全反射面，反光体3和光漏斗2可做成整体连接状或反光体3和光漏斗2之间衬以胶垫圈再以活动扣或螺栓等方式固定连接，反光体3和光漏斗2若以金属材料制成外表可制成有散热片的装置；4为反光体3和外壳5之间以活动扣或以螺栓等方式固定连接体；5为外壳，外壳制成网眼状，外型制成和太阳能电池板相适应的半球型或球面型或圆平直型(只是外壳5边缘部分向上弯曲便于和反光体3固定连接)，太阳能电池板6置于外壳5之上并多处固定，外壳5和反光体3之间衬以胶垫圈以活动扣或螺栓等方式加以固定，外壳5和反光体3之间或以弧面型带状物(可为金属带)以螺丝把反光体3固定在外壳5上，带状物下衬以胶垫圈；6为太阳能电池板，呈半球型或球面型或圆平直板型，太阳能电池片可制成小块方型或小块方弧型或小块长方型或小块长方弧型或小块梯型(用于电池体边缘部分)或小块梯弧型，电池片之间以焊接方式型成半球型或球面型或圆平直板型，再以电池板制作工艺的层压法制成半球型太阳能电池板或球面型太阳能电池板或圆平直板型太阳能电池板，太阳能电池板正中应留有安装聚散热装置的位置，电池片之间以铜质材料或其他导电材料焊接相邻电池片，小块状电池片之间的正负极各自对应连接形成增大电流的作用，电池片之间绝缘，电池片受光面的电路从绝缘缝中穿出电池片避光面，并和避光面的电路均进入太阳能电池的接线盒；7为聚散热装置，呈直立的空壳薄壁的圆锥型其中有进水管8和出水管9，空壳薄壁的圆锥型外表制成具有反射能力的面，进出水管和聚散热装置底部相焊接在外壳体上或衬以胶垫圈以活动扣或螺栓固定在外壳上，聚散热装置尖部指向光漏斗2的光线入射进发电腔室内的入射口的正中央，聚散热装置为具有良好导热材料铜等制成；或在有球弧型反光体的太阳能发电装置的聚散热装尖部加装一个空壳薄壁无底的圆锥10合称减反体，无底空壳圆锥内外表面制成具有反射能力的面或全反射面，球弧型反光体和无底空壳圆锥共同形成减少光线反射出腔体外的作用；或把聚散热装置制成锥弧型，锥弧型的形成是倒置空壳薄壁的圆锥体型在面向太阳能电池方向的面制成弧型面，锥弧型制成具有反射能力的面，锥弧型和球弧型反光体共同减少光线反射出腔体外的作用，锥弧型也可由图7的半圆管绕成，进出水管端穿出底部中壳体外并固定在外壳上，并在锥弧型大头端加装空壳薄壁无底的圆锥体，且制成全反射面，向太阳能电池反光；耐高温电池材料，可取消聚散热装置，空壳薄壁无底型的圆锥10留在原位，空壳薄壁无底型的圆锥10以支架固定在反光体3上，或以支架的方式固定在外壳上。

图1中：1为光漏斗接装部或为聚光透镜或为高透平板，3为半球型反光体，4为连接反光体3和壳体5的活动扣或螺栓的固定体或以弧型带把反光体3以螺丝固定在壳体5上，6为太阳能电池板呈半球型，7为长三角体型聚散热装置，8为进水管，9为出水管。

图2中：1为光漏斗接装部或为聚光透镜或为高透平板，2为光漏斗呈圆柱型或空壳薄壁的圆锥体型，3为半球型反光体或为球面型反光体或为球弧型反光体，4为连接反光体3和壳体5的活动扣或螺栓的固定体或以弧型带把反光体3以螺丝固定在壳体5上，5为外壳在靠近太阳能电池板边缘部分向上弯曲与反光体3相互固定，6为太阳能电池板为圆直板型，7为聚散热装置，8为进水管，9为出水管，除图1中说明书中的太阳能电池池呈半球型或球面型以及壳体呈半球面型或球面型外。

图3中：1为接装聚光光导管的散光部或为聚光透镜或为高透平板，2为光漏斗呈圆柱型或空壳薄壁的圆锥体型，3为球弧型反光体，球弧型反光体的形成是将半球型反光体或球面型反光体在连接光漏斗处向下弯曲成型，有减少光线反射出腔外的作用，4为连接球弧型反光体3和壳体5的活动扣或螺栓等方式固定体或以弧型带把球弧型反光体3以螺丝固定在壳体5上，6为太阳能电池板为半球面型或球面弧型，10为空壳薄壁无底圆锥型，7为聚散热装置，7和10组成减反，体具有对太阳能电池反光能力的面，减反体由空壳薄壁无底型圆锥扣在正立的空壳簿壁的圆锥型7之上并相固定连接，8为进水管，9为出水管。

图4中：1为接装聚光光导管的散部或为聚光透镜或为高透平板，2为光漏斗可呈圆柱型或空壳薄壁的圆锥体型，光漏上端为接装部下端出口处安装散光透镜，在光漏中可安装聚光透镜以减小光漏斗的口径，在光漏斗中加装滤光片以滤除不必要的光线，使太阳能电池更好利用光线，3为球弧型反光体，4为连接球弧型反光体3和壳体5的活动扣或螺栓的固定体或以弧型带把球弧型反光体3以螺丝固定在壳体5上，5为外壳为圆直板型，外壳5在边缘部分向球弧型方向弯曲并相互固定，6为圆平直板型太阳能电池板，7和10共同组成减反体，8为进水管，9为出水管。

图5中：1为弧面型太阳能电池片，2为焊接连接块，3为电池片间绝缘处。

图6中：1为直板型太阳能电池片，2为焊接连接块，3为电池片间绝缘处，焊接块可作连接各自电池片的正负极对应连接的桥梁，以增强电流，受光面电路从绝缘处3中穿出避光面再和避光面电池片电路进入接线盒，图5的太阳能电池片焊接和电路走向同图6。

图7中：1和3分别为进出口，2为直径面且制成具有反射能力的面由铜等材料制成，3为半圆管圆弧面上加装的散热片，聚散热装置的锥弧型可由半圆管绕成，锥弧型是由倒置的圆锥体在面向太阳能电池方向面制成弧面型。

图8中：1为聚光罩，2为防雨板，3为可调光导管，4为延伸光导管，5为可调光导管，6为密封环，7为支撑环，8为散光环；聚光罩及其连接部分可集成安装形成壁挂式，再经光导管散光部接装到光漏斗接装部以活动扣或螺栓等方式固定连接；车、船、飞机、航天器等安装聚光罩及其连接部分在其表面下的方法，以车为例加以实施，在车的表面固定集成安装聚光罩及其连接部分以活动固定方式安装，再经光导管的散光部接装至光导管太阳能发电装置的接装部，以活动固定连接，车可采用集成方式置于车顶再经光导管的散光部安装至太阳能发电装置的接装部，船也可采用壁挂式再经光导管的散光部安装至太阳能发电装置的接装部，由于车、船、飞机、航天器等的受光面积有限，在太阳能发电装置中电池板使用占位在许可的情况下达最大化。

Claims (8)

1.一种可加装聚光光导管的太阳能发电装置，由聚光光导管或聚光透镜或高透材料制成的圆平板状、光漏斗、反光体、太阳能电池板、聚散热装置和外壳等组成，其特征在于所述壳体为半球型或球面型或圆平板型，和外壳体相同型状的太阳能电池板置于外壳体上，太阳能电池板和反光体相连接，半球面型反光体或球面型反光体或球弧型反光体的顶部中央位置留有和光漏斗相同大小的口与光漏斗相连接，光漏斗上端为接装聚光光导管的散光部或接装聚光透镜或接装高透圆平板，聚散热装置尖部指向光漏斗下端光线射入至太阳能发电腔室入射口的正中央，聚散热装置有进出水管通向太阳能发电腔体外并固在发电腔室底部外壳上。

2.根据权利要求1，聚光透镜为凸透镜或菲涅尔透镜等呈圆型，可把光漏斗扩大把聚光透镜改为不聚光的高透材质(如钢化玻璃或PC或有机玻璃等)制成圆平板扣在光漏斗上。

3.根据权利要求1，光漏斗呈空壳薄壁的圆锥体型或空壳薄壁的圆柱体型，光漏斗上端有接装部可接装聚光光导管的散光部或聚光透镜或高透平板，接装部可接装N个聚光光导管的散光部，在接装部的下方靠近接装部处可制成防尘透气装置，防尘透气装置主要由防尘透气膜或其他防尘透气物组成，在光漏斗中可加装聚光透镜使光漏斗下方光线射出孔变小，在光线射出孔处可加装散光透镜，可在光漏斗中加装滤光片，光漏斗内表面制成具有反射能力的面或全反射面，光漏斗若为金属导热材质制成其外表可加装散热片。

4.根据权利要求1，半球面型反光体或球面型反光体在光漏斗连接处向下弯曲形成球弧型反光体，反光体内表面制成具有反射能力的面或全反射面，反光体若为金属导热材质制成其外表可加装散热片，半球面型反色体或球面型反光体或球弧型反光体在中央位置留有连接光漏斗下端大小相同的口连接，下方和太阳能电池板和外壳相连。

5.根据权利要求1，外壳制成网眼状，外壳型状制成和太阳能电池板相同型状的半球面型或球面型或圆平直型，太阳能电池板置于外壳之上并多处相互固定，太阳能电池板位于光漏斗光线射入发电腔室入射口的对侧和位于反光体的下方，太阳能电池板呈半球型或球面型或圆平直板型，太阳能电池板中央应留有安装聚散热装置的位置，为克服单晶硅等太阳能电池材料的不可弯曲性，可把电池片制成小块状如方型或方弧面型或长方型或长方弧面型或梯型或梯弧面型，梯型或梯弧面型用于太阳能电池板边缘部分，小块状太阳能电池片之间用烧接的方式以铜质材料或其他导电材料，小块状电池片之间以铜质材料或其他导电材料把电池片各自上下对应焊接，形成相应的半球型或球面型或圆平直坂型状太阳能电池板，小块状太阳能电池片相邻的正负极各自对应连接，各小块状太阳能电池片之间绝缘，受光面太阳能电池片的电路从绝缘处穿出避光面并和避光面的电路均进入太阳能电池的接线盒，再以太阳能电池制作工艺层压法制成相应的太阳能电池型(如半球面型或球面型或圆平直板型)；在车、船、飞机、航天器等的太阳能发电使用太阳能电池板占位尽量最大化。

6.根据权利要求1，聚散热装置为空壳薄壁正立的圆锥型，为具有良好导热材料铜等制成，其中有进出水管通向太阳能发电装置外并固定在外壳上，聚散热装置底部位于太阳能电池板底部中央位置，聚散热装置的尖部直指光线射入太阳能发电装置腔室入口的正中央，或在空壳薄壁正立的圆锥型聚散热装置的顶端加装加装一个空壳薄壁无底圆锥，合称减反体，耐高温太阳能电池材料可取消聚散热装置空壳薄壁无底圆锥留在原位，以支架把空壳薄壁无底圆锥固定在反光体上或以支架把空壳薄壁无底圆锥固定在外壳上；聚散热装置或为倒置空壳薄壁的圆锥体型，在朝向太阳能电池面制成弧型面，称锥弧型，或在锥弧型的大头端加装一个空壳薄壁无底圆锥无底相连通，或倒置的空壳薄壁的圆锥体在面向太阳能电池面制成弧型面称锥弧型。

7.根据权利要求1，聚光罩及连接部分可集成在一起形成壁挂式，再通过光导管的散光部连接太阳能发电装置的光漏斗上；聚光罩及连接部分集成在一起可置于车顶或船上等或可和跟日装置配合使用，再通过光导管及散光部接装在光漏斗的接装部上，聚光罩及连接部也可单独安装通过光导管的散光部和光漏斗接装部连接，聚光罩及连接部可取消光导管接装在光漏斗接装部上；车、船、飞机、航天器等聚光罩及连接部分在表面下安装方法以车为例，在车的表层下集群安装聚光罩再以光导管的散光部接装到太阳能发电装置的光漏斗上，或聚光罩及连接部可直接接装太阳能发电装置的光漏斗，在车、船、飞机、航无器等空间有限使用太阳能电池板的发电装置中，太阳能电池板的占位比达最大化。

8.根据权利要求1，一种可接装聚光光导管的太阳能发电装置，各部分之间以活动扣或螺栓等方式活动固定连接。

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