CN103038577B - 光导太阳能模块及其制造方法和由其制成的电池板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光伏光导太阳能集中装置，具有偏转层、光学耦合到偏转层的光导层、辅助光学部件和光伏电池。该光伏集中装置具有在操作中平行于入射的太阳光的中心光轴。偏转层包括相对于中心光轴对称地布置的多个聚焦元件。光导层被光耦合到偏转层的多个聚焦元件。光导层具有反射面和相对于中心光轴对称地布置的多个相对的面，并且来自偏转层的聚焦的太阳光进入光导层，并且被反射面和相对的面定向和捕获，并且在光导层的内部通过全内反射被引导朝向出口孔。辅助光学部件相对于中心光轴同轴地定位并且耦合到光导层，辅助光学部件具有至少一个反射面。辅助光学部件朝向出口孔重定向光。光伏电池定位在出口孔处并且在中心光轴上，用于接收来自辅助光学部件的在相对于中心轴线的受光角内的太阳光。

Description

光导太阳能模块及其制造方法和由其制成的电池板
技术领域
本发明涉及集中式光伏太阳能电池板，更具体地说，涉及光导集中式光伏(LG-CPV)太阳能模块，并且涉及由这种模块制成的太阳能电池板。
背景技术
具有排列在直接暴露到阳光下的大的表面积范围内的光伏(PV)电池的太阳能电池板组件是已知的。然而，光伏电池的材料是昂贵的，并且已经在寻求减少太阳能电池板中所需要的光伏电池材料的量的解决方案。这些解决方案之一是利用诸如透镜和反射镜的聚光光学元件，以在由相应较小的光伏电池所占据的较小的表面区域上集中太阳光。假设全部聚光光学元件具有非零焦距，它们导致集中式光伏(CPV)模块通常比它们的非集中式对应物笨重。这种笨重性不仅在CPV模块的处理方面是不利的，而且在材料成本方面也是不利的。通过降低光伏电池的大小，得到不太笨重的CPV模块的同时保持相同的集中系数是可能的；但是，将光伏电池切割成更小的电池增加了模块的复杂性和成本。
代替地，目前的CPV模块通常需要将聚光光学元件固定在复杂的结构外壳中，以将所有元件保持在合适的位置。这就必然要增加CPV模块的重量和成本，并且导致更严格的运送要求以减少组装后的CPV模块破损的风险，或要求将CPV模块分离地运送到它们的目的地，从而在接收目的地处需要装配时间和精力。在这方面，参考EP2077586和EP2194584，其中菲涅耳透镜将光聚焦在光学部件上，该光学部件混合光而不改变太阳光的方向，并且该光学部件稍微地增加受光角。
使用光纤和分支波导的太阳能集中器已经被公开，其使用基于TIR的平直光导(或波导)来进一步降低总体尺寸。它们没有说明辅助光学元件，该辅助光学元件用于改变太阳光的方向，并且进一步将太阳光集中到光伏(PV)电池上，以提高效率、增加集中度并且允许相对于波导对齐光伏电池。在这方面，参考美国专利3,780,722和美国专利6,730,840。
近年来更多的进展集中在紧凑型光导(波导)TIR基太阳能集中器上，其中TIR波导被光学耦合以更薄、更紧凑和更容易制造，从而耦合和组装收集、重定向和聚焦光学元件。在这方面，参照JohnPaulMorgan的WO2008/131561、Ghosh的WO2009/035986和WO2009/063416。在这些专利中，光学效率取决几个光学元件之间的相对位置，并且这些专利没有说明用于保持并且对齐所有这些部件的解决方案。
因此，需要进一步改善最新的紧凑型CPV模块。
发明内容
本发明教导了一种光伏光导太阳能集中装置，其具有偏转层、光学地耦合到偏转层的光导层、辅助光学部件和光伏电池。
在一个方面中，本发明的实施例提供
一种光伏光导太阳能集中装置，具有在操作中平行于入射太阳光的中心光轴，该光伏光导太阳能集中装置包括：能够暴露到入射太阳光的偏转层，该偏转层包括多个聚焦元件，所述多个聚焦元件相对于中心光轴对称地布置；光耦合到所述多个聚焦元件的光导层，该光导层包括反射面和相对于中心光轴对称地布置的多个相对的面，从偏转层进入光导层的聚焦太阳光由反射面和所述相对的面转向和捕获，并且在光导层的内部通过全内反射被引导朝向出口孔；辅助光学部件，所述辅助光学部件相对于中心光轴同轴地定位并且耦合到光导层，所述辅助光学部件具有至少一个反射面，所述辅助光学部件用于朝向出口孔重新定向所述太阳光；光伏电池，所述光伏电池定位在出口孔处并且在中心光轴上，用于通过界面接收来自辅助光学部件的在相对于中心光轴的受光角内的太阳光；散热片，热连接到光伏电池，以接收由通过辅助光学元件投射在光伏电池上的集中的太阳光所产生的热量。
在某些实施例中，辅助光学部件的反射面是全反射表面。
在某些实施例中，辅助光学部件反射面是抛物面。
在一些实施例中，辅助光学部件的反射面是复合抛物面型集中器的一部分。
在某些实施例中，辅助光学部件的反射面是涂层镜面。
在某些实施例中，辅助光学部件的反射面是自由曲面。
在一些实施例中，辅助光学部件是由太阳光透光材料制成的固体部件，并且包括入射面。
在某些实施例中，辅助光学部件包括非圆形出射面。
在一些实施例中，光耦合元件定位在光导层和辅助光学部件之间。
在一些实施例，光耦合元件包括相对于辅助光学部件和光导层中的一个定位光耦合元件的锁闩。
在某些实施例中，托盘固定偏转层和光导层之一。
在一些实施例中，托盘保持光伏电池。
在一些实施例中，托盘包括将辅助光学部件保持在合适的位置的支撑部件。
在一些实施例中，偏转层和光导层包括对准部件。
在一些实施例中，偏转层和光导层中的一个包括用于固定偏转层和光导层的夹紧部件。
附图说明
为了更好地理解本发明，以及本发明的其它方面和进一步的特征，参考接下来将结合附图进行的描述，在附图中：
图1显示本发明的实施例的LG-CPV太阳能模块的详细的横截面。
图2A显示类似于图1的三维的LG-CPV太阳能模块的剖开透视图(显示带有散热片)；
图2B显示图2A中显示的LG-CPV太阳能模块的俯视图。
图2C显示沿着图2A中线2C-2C获得的图2A中所示的LG-CPV太阳能模块的剖视图。
图2D显示沿着图2A中线2D-2D获得的图2中所示的LG-CPV太阳能模块的剖视图。
图3显示图2A的形成电池板的光导太阳能电池模块行。
图4A、4B、4C和4D显示用于本发明的LG-CPV模块的实施例的单个功能单元的制造考虑因素。
图5A、5B、5C、5D、5E、5F、5G和5H显示用于本发明的实施例的光导层的进一步的制造考虑因素。
图6A、6B和6C显示与本发明的实施例的光导太阳能模块层的未对准有关的问题。
图7A、7B、7C和7D显示预应力部分如何可以帮助保持在本发明中的实施例中的层之间的对准。
图8A和8B还显示预应力部分如何可以帮助保持在本发明中的实施例中的层之间的对准。
图9A显示本发明的实施例的光伏电池接收器组件的横截面详细视图。
图9B显示在图9A中由圆圈9B表示的区域中的特写截面图。
图10A、10B、10C、10D和10E显示关于本发明的实施例的光伏电池接收器组件的进一步细节。
图11A、11B、11C和11D显示本发明的实施例的光伏电池上的由低折射率膜制成的掩模。
图12A和12B显示在本发明的一个实施例中图11A-11D的类型的掩模如何起作用以阻止光损耗。
图13A和13B显示本发明的LG-CPV模块的实施例的四象限非旋转对称设计。
图14A、14B、14C、14D和14E显示了关于本发明的LG-CPV模块的实施例的四象限设计的细节。
图15A、15B和15C显示关于本发明的多个实施例的辅助光学部件设计的细节。
图15D、15E、15F、15G、15H显示本发明的辅助光学部件的其他实施例。
图151和图15J显示本发明的辅助光学部件的其它实施例。
图16显示使用本发明的实施例的LG-CPV太阳能模块的中等集中设计的方框图。
图17显示现有技术的典型太阳能电池板。
图18A及18B显示本发明的LG-CPV太阳能电池板的用于中等集中的两个实施例。
图19A显示作为本发明的一个实施例的单个光学部件和单个光伏电池的剖视图。
图19B显示在图19A中由圆圈19B指示的区域的特写视图。
图20A及20B显示是本发明的实施例的穿孔的低折射率膜。
图21A是本发明的实施例的LG-CPV模块的剖视图；
图21B显示图21A的LG-CPV模块形成的带有散热片的光导太阳能电池板。
图22显示本发明的带有散热片的LG-CPV模块的另一实施例的剖视图。
图23A、23B和23C显示本发明的单个光学部件和单个光伏电池的另一个实施例的特写截面图。
图24显示具有用于扩散光的辅助反射面的光导太阳能电池板的另一个实施例。
图25A显示本发明的其中光导层的顶面和底面会聚的LG-CPV模块的实施例。
图25B显示在图25A中由圆25B指示的区域的特写视图。
图26显示光导太阳能电池板的另一个实施例。
图27A、27B、27C、27D、27E显示本发明的太阳能模块的其它实施例。
图28A、28B、28C、28D以横截面显示本发明的太阳能模块的其他实施例。
图29以横截面显示本发明的另一个实施例的太阳能模块。
图30A、30B和30C显示本发明的作为视图并沿横截面的太阳能模块的另一个实施例。
图31以横截面显示本发明的太阳能模块的另一个实施例的细节。
图32显示本发明的LG-CPV模块的另一个实施例的剖视图，具有将光导层与辅助光学部件光学地耦合的棱镜锁闩。
图33显示本发明的LG-CPV模块的另一个实施例的剖视图，具有与棱镜锁闩一起模压的插入件。
具体实施方式
大体上，本发明提供了一种太阳能系统，其使用在输入表面处接收光的至少一个光导集中式光伏(LG-CPV)太阳能模块或光导太阳能集中装置。所接收的光被捕获在电介质或其他透明电池板内，该电介质或电池板朝向基本上平行于输入表面的输出表面传播光。光伏电池在输出表面处收集光。
在图1的标号998处示出本发明的LG-CPV太阳能模块的示例性实施例。使用偏转层1000制造LG-CPV太阳能模块，偏转层1000包括多个聚焦元件的并且由用于接收入射太阳光1002并且将其引入光导层1004中的模压聚合物制成，光导层1004由用于捕获光并且在片状光导中将光引向中心光伏电池1006的模压聚合物制成。光导层被光耦合到偏转层和辅助光学元件1008，辅助光学元件1008关于太阳能模块的中心轴线同轴地定位并且将光集中在光伏电池上。这种辅助光学部件由能够承受高磁通密度的诸如玻璃、模压硅树脂或模压聚合物之类的材料制成。使用光耦合元件制造玻璃辅助光学部件和光导层之间的界面1010，光耦合元件又是光学粘接剂，如透明硅树脂，以尽量减少可能会发生在此界面处的Fresnel(菲涅耳)背反射。代替地，，可以在共模压操作中的同一步骤期间模压辅助光学部件和光导层。辅助光学元件具有曲面1012，曲面1012通过反射将在辅助光学部件中传播的光向下聚焦在光伏电池上。这个曲面可以是镜面的，或者，镜面涂层可以被涂覆到与曲面1012一致的相邻部件。可以使用光密封剂制造辅助光学部件和光伏电池1014之间的界面。这样执行双重功能：通过封装光伏电池以保护光伏电池免受湿气或污染物影响，并且最小化在这个界面处的Fresnel背反射。光密封剂可以由硅树脂制成，特别是由不显著地变硬的硅树脂支撑，以避免由于在辅助光学部件和电池之间的热膨胀系数的不匹配而在光伏电池上产生应力。光伏电池位于印刷电路板1016上。可以使用陶瓷制造这种印刷电路板，该陶瓷在热膨胀系数方面与光伏电池相匹配。在通常使用三结型电池的情况下，所述电池安装在具有旁路二极管的印刷电路板上。因为在光伏电池和光学元件之间的空间非常小，旁路二极管1018可以被安装在印刷电路板的背面上。
在图2A中的透视剖视图中示出来自图1的设计的实际实现方案。偏转层1000、光导层1004、辅助光学部件1008和印刷电路板(PCB)1016都通过托盘1020保持在适当位置。可以通过模压制造托盘，并且托盘可以由与偏转层和光导层具有相同的热膨胀系数的聚合物制成。以这种方式，三个最大的部件将具有相同的热膨胀系数，这将使它们以同样的速度膨胀，并且保持相互对准，同时也不会经受过大的应力。此外，如果这三个部件由相同材料制成，或者由兼容的材料制成，可以在这些部件的外凸缘1022处焊接或粘结这些部件。所有三个模压件，即偏转层、光导层和托盘，可以具有凸缘，凸缘允许它们从模具中脱出，并且这个相同的凸缘可以用于将这些部件粘合在一起。光导层也可以小于其他部件，使得偏转层直接地粘合到托盘，有效地将光导层夹在它们之间合适的位置，并且将光导层密封在合适的位置。由光学部件、托盘和电池制成的模块998可以被安装在散热片1024上。显示的散热器是挤压型铝散热片。通道1026被留下用于在印刷电路板的底部上的二极管，并且还可以用来在相邻光导太阳能模块998之间引导导线。印刷电路板的底部穿过在托盘中的孔并且与散热片接触。使用热环氧树脂、导热硅树脂、热油脂之类的热传导剂或另一种热传导剂将印刷电路板连接到散热片。可以使用间隙填装物填充散热片和托盘之间的剩余间隙，间隙填装物具有粘接性能，如聚氨酯或硅树脂基材料。附加的硬件，如螺钉、铆钉或螺栓，可以用来将电池板998连接到散热片1024。例如，在图2C和图2D中显示穿过散热片中的通孔1027的紧固件1025。
多个电池板998可以安装在单个散热片1024上，以使一行模块或一串模块形成诸如在图3的示例性实施例中显示的太阳能电池板。散热片中的允许二极管的凹槽可以用来将导线从一个印刷电路板引导到下一个印刷电路板，使得在该串的端部处，电引线1028的端部可以引出，用于与多行电互连，并且进入更大的太阳能电池板阵列。
在LG-CPV模块的装配期间，关键在于，偏转层和光导层在沿着它们的面对表面的全部点处都保持紧密接触。这是因为在光导层上和在偏转层上的功能单元必须一起工作，偏转层必须将光聚焦，以便光入射在光导层的引入面1040上，并且以便光通过出口孔进入光导层。
从图4A、4B、4C和4D考虑功能单元。功能单元1030包括以全内反射(TIR)作用的偏转部件1032，偏转部件1032获取入射光1002并且将光聚焦到点1034附近。凸面元件1036将入射光1002部分地聚焦在以TIR作用的偏转表面1038上，偏转表面1038将光聚焦到同一焦点1034附近。
这个点1034在光导层1004内部，并且刚刚在引入面1040之外。应注意，光必须通过其以进入光导层的孔由虚线1042表示，而不是由引入面1040表示。由箭头1044表示下游方向，孔由虚线1042定义，虚线1042从光导层的一个顶端面1048的终点1046划到在光导层的邻接下游顶面1052上的点1050。线1042与顶端面1048和1052(它们是互相平行的)形成的锐角X度1054被选择为使得在光导层中传播的最陡射线1056(从最接近法线的底面1058和顶面反射的射线)与顶面形成的锐角小于或等于由限定该孔的线形成的角度。平行于限定该孔的线的示例性射线1056被显示；第二示例性射线1060被显示，其与顶部或底面形成的锐角小于限定孔的线的锐角。在光导层的引入面1040上具有脊1062是重要的。如果没有脊，如示于图4C和4D中，那么，有效的孔减小到引入面1040的尺寸，其小于如在4A和4B中具有凸起的脊时的有效的孔1042。缩小该孔的效果在于，例如，先前耦合进入光导层的的一些光线，如1064，现在将撞击顶面1052上，而不是撞击引入面1040，并且同样地将处于使得光线在光导层内部不会TIR并且将代替地逸出的角度处。缩小该孔也减小系统的受光角。
从制造的角度来看，在光导层上采用以脊1062或凸块为特征的引入元件是有利的。考虑图5A-5G。图5A显示模具1066的用于形成光导层的部分。该模具设有光学抛光表面1068和1070，以制造对应于光导层的来自图4B的表面1048和1052的顶部。该模具还设有光学抛光表面1072以制造引入面1040。图5B显示，如果聚合物1074完全填充模具，模具会如何显现。然而，如在注射成型中被很好地理解的那样，空气通常变得被捕获在模具内，如在图5C中1076处所示。在与该模具相比时，这使示于图5D中的所产生的部分1078变形。然而，如在图5D中所示，作为顶端面1048、1052、引入面1040和孔1042的功能部分仍然被正确地形成。与此相反，考虑在图5E中的模具1080，该模具1080试图产生正方形台阶。当聚合物1074填充模具时，如果捕获少量空气1082，则将使引入面1062变圆。这将引入面1062的有效部分缩小由1084表示的量。引入面的尺寸的这个减小增加了所需的制造公差，并且通过要求光通过很小的窗口聚焦，减小了受光角。当使用凸块或脊时，相比之下，用于引入光导层的孔保持是宽的，而不考虑制造。
对于光导层和偏转层来说重要的是将彼此紧密接触，用于对准目的是很重要的。这是因为，如在图4A-4D中显示，每个功能单元由与在光导层上的光引入面1040和孔对准的一组偏转元件组成。在实际部分中，可能存在大量的功能单元。在功能单元中的每个偏转元件必须通过在光导层上的相应的引入端面和入射孔聚焦光线。如果光导层和偏转层之间的分离距离或横向定位超出设计的公差，则被偏转层偏转和聚焦的光不会通过引入面进入光导层。图6A-6C显示与图4A-4D中显示相同的功能单元，但是偏转层和光导层功能单元之间错位。图6A显示垂直偏移1086，这导致进入光导层的一些光撞击面1088，这可能会导致光未能耦合进入光导。图6B显示横向偏移1090，其可能导致一些射线在点1092处撞击光导层1042的顶部。这可能导致它不能耦合到光导。图6C显示横向偏移1094，这可能导致一些射线1096错过引入面1040和孔1042。在所有的情况下，过量的偏移量可能导致光不能通过引入孔1042，并且不耦合进入光导，然而在制造期间发生的小位移和缺陷明显存在容许量。在本实施方式中显示偏转层和光导2052之间的间隙。
为了保持在光导层上的所有元件和在偏转层上的所有元件的正确对准，人们可以利用注射成型工艺的某些特性的优势。图7A-7D显示如何注射成型的示例。在注射成型期间，具有挑战性的是生产非常扁平的部件，但是，人们可以很容易地使部件具有弧形1098，并且人们可以选择弧形的方向，如示于图7A中。偏转层1000、光导层1040和托盘1020全部形成为具有变化的弧度，托盘具有平坦部分并且偏转层是最弯曲的。托盘可以制造得极其平坦，因为托盘不必是透明的，而偏转层和光导层需要是光学透明的，并且因此材料和加工选择是更有限的。光导层1004接触托盘，使得它触及点1100。光导层被拉低1102使得它与托盘一致。偏转层1000与光导层在点1104处接触，并且偏转层同样被拉低1106从而与光导层一致。三个部件会合位置处的缝1022可以被焊接或机械地固定，并且全部三个部件将继续保持它们对齐。虽然在图7A-7C中未显示，在此装配过程之前，辅助光学部件1008可以粘合到光导层1004，使得最终模块还包括辅助光学部件1008。
在缺少托盘的情况下，通过类似装置，在偏转层和光导层之间实现良好平行是是可能的。如在图8A和8B中所示，偏转层1000可以以与以前类似的方式弯曲。使用以任何合适的方式粘合的接缝1112，可以使这些部件接触1108并且将这些部件拉到一起1110。结合的这些部件将具有良好的平行性并且保持整体接触，但是可能保持微弯曲1114。
安装在电池接收器组件中的光伏电池连接到LG-CPV模块。此连接显示在图9A和9B中。托盘1020可以具有边缘1116，用于安置印刷电路板1016。丁基密封剂1811或其它密封剂可以涂敷在印刷电路板和托盘之间的空间中以密封单元。硅树脂密封剂1020用来将光伏电池1006粘结到辅助光学部件1008。相同的硅树脂可以将镜面插入部件1022保持在合适的位置。由于托盘的底部1024低于印刷电路板的底部1026，为了更简单地将印刷电路板热粘结到散热片使得由于在光伏电池处吸收的光的热量可以被消散，诸如一块铜1028之类的热传导材料块可以被连接到印刷电路板的底部。这可以通过回流焊接、焊接、钎焊、环氧树脂或其他手段连接。
图10A-10D显示在一个印刷电路板设计上的细节，包括以下部件：电介质基板1120、基板背面接触件1122、基板正面接触件1124、三结型电池1126、电池背面金属化层1128、电池正金属化层1130、旁路二极管1018、三结型电池到基板粘结物1132和电池热量块1134。
除了在陶瓷基板中的通路，印刷电路板的正面和背面之间的互连可以以诸如通带之类的跳线的方式形成，该跳线围绕印刷电路板的边缘形成回路。这可能产生用于将印刷电路板和托盘密封在一起的问题，但是可以克服这个问题。例如，如果铜带被用作跳线，这些带可以被夹物模压到托盘中。跳线1134的例子示于图10E。
玻璃辅助光学部件(或由诸如硅树脂、共聚物或其他玻璃替代材料的另一种材料制成的辅助光学部件)可以粘合到光伏电池。这是为了允许光线离开辅助光学部件和被光伏电池吸收；如果没有光学粘结剂，那么射线可能在辅助光学部件和电池之间的界面处全内反射或部分地反射。然而，如果该光学粘结剂延伸超出电池的活性区域，则该光学粘结剂可能导致射线冲击在印刷电路板或电池上的活性区域以外的区域。由于被光伏电池以外的材料吸收，这些射线可能会损失或以它们后来不撞击光伏电池的这样的方式散射。这将导致对生产的挑战，因为必须在体积和位置两方面保持很好控制粘结剂，并且这使得难以同时地采用光学粘接剂作为保护光伏电池的封装材料。这是因为，密封材料应该完全地密封光伏电池，并且光学粘结剂应只覆盖光伏电池的活性区域，光伏电池的活性区域小于整个光伏电池并且不包括光伏电池正面侧金属化层和接触件。
为了避免此问题，可以采用诸如由杜邦公司制造的含氟聚合物TeflonTM(特富龙)之类的低折射率膜，以使掩模覆盖电池和电池接收器组件，并且阻止光线撞击光伏电池以外的区域。这是可能的，因为低折射率光学材料可以具有比用来形成辅助光学元件和光学粘接剂的材料低的折射率，并且因此撞击辅助光学部件和低折射率掩模之间的界面的光线，或者撞击光学粘接剂和低折射率膜掩模之间的界面的光可以进行全内反射。
这个掩模的位置和形状显示在图11A-11D中。低折射率膜掩模1136可以被切割，从而其在中心具有圆形孔以与在光伏电池1006上的圆形活性区域1138对应。该膜可以接触或粘结到印刷电路板1016，使其只暴露光伏电池的活性区域。代替地，如果采用使用矩形活性区域1140的光伏电池1006，则掩模1142可以被相应地切割，使其仅暴露排除电池母线1144的矩形活性区。该薄膜的作用显示在图12A和12B中。膜1136被放置在辅助光学部件1008和光伏电池1006之间。允许密封剂1146包封电池，并且可以允许密封剂在该膜的两侧上流动，将该膜连接到辅助光学部件1008以及印刷电路板和电池。光将在密封剂和该膜之间的任何界面处进行全内反射。在该膜的中心处的孔中，光被允许通过并且撞击电池活性区域。
诸如在图1中横截面中显示的偏转层和光导层设计基本上是线性光学部件，这种线性光学部件已经被旋转，使得其收集的光会聚到旋转中心轴线。这将产生旋转对称光学部件，其导致全部光会聚到旋转中心轴线，其中辅助光学部件将所述光耦合到光伏电池。但是，可以以另一种方式代替这种设计，使得光不会聚到中心轴线，而是会聚到其他各点，或者根本不会聚。考虑显示在图13A和13B中的这样做的有用方法的一个例子。图13A显示用于LG-CPV模块998的设计，LG-CPV模块998导致所有被捕获在光导层1150中的光会聚到中心光伏电池1006，其中需要通过辅助光学元件1008将光向下重定向在光伏电池上。示于图13B中的另一种光导太阳能电池板1152代替地可以具有被显示为通过虚线分开的四个象限。被捕获在每个象限中的光1154也将会聚到虚线X标记的点1156。辅助光学部件1158还将是非旋转对称的，并且会获得来自每个象限的光，并且将光合并到单个中心光伏电池1006上。可以通过沿着关于在每个象限中的焦点1156的每个同心的圆扫描线性光学设计形成四个象限。使用虚线1160显示所产生的、偏转层和光导层的特征将跟随的弧。这样的LG-CPV模块可以以与已经描述的电池板几乎相同的方式形成，唯一变化是在偏转层、光导层、托盘(以便其与光导层一致)和辅助光学部件的设计中。关于材料、装配工艺和制造考虑隐私的任何其他方面仍然是相同的。
图14A-14E显示四象限设计的示例。图14A显示具有偏转层1162和光导层1164(托盘和其他部件未被显示)的单个象限。还显示四分之一的辅助光学部件1158。在中心处显示光伏电池1006。图14B显示光导太阳能电池板1152中的四个象限。图14C显示象限的横截面看起来可以像什么，带有将光引入光导层1164的偏转层1162和辅助光学部件1158。光导层具有多个反射器1163和输出面1165。光导被光耦合到偏转层1161的每个光学聚焦元件。光导层163的多个反射器1的被定位和布置成使得经由第一反射面1169和多个反射器1163之间的多次全内反射将接收到的太阳光引向输出表面1165。为了将来自光导层的光耦合在电池PV1006上，辅助光学部件采用具有聚焦能力的两个反射面1166和1168。图14D显示偏转层的中心部1170如何可以弧形地跨越比光导层高的辅助光学部件之上。图14E显示辅助光学元件1172的另一个例子，其中采用具有聚焦能力的两次反射1174和1176将来自光导的光耦合在光伏电池上，然而第二次反射1176位于整个电池板的中心线1178的相对侧上。
也可以考虑用于辅助光学部件的其他设计，并且在图15A-15C中显示一些。图15A显示辅助光学部件1180，其中具有反射能力的三个反射面1182、1184和1186被用来将来自光导层1164的光耦合到光伏电池1006。图15B显示辅助光学元件1188，辅助光学元件1188可以形成为具有象限，其中一个反射面1190形成为四段，并且第二反射面1192是由四个象限共享的一个连续表面。图15C显示另一种辅助光学部件1194，其中该辅助光学部件1194包括具有不同折射率的材料，外部材料1196具有折射率n1，最接近光伏电池1198的材料具有折射率n2。由这两种材料形成的界面1200可以具有聚焦能力，并且可以帮助将来自光导1164的光耦合在光伏电池1006上。这可以与反射元件1202结合使用。
虽然参考四象限设计描述在图14A-14E和15A-15C中描述的辅助光学部件，但都可以只是等效地用在如已经在先前提交的这个专利同族中描述的旋转对称设计中。
图15D显示辅助光学系统100的另一个实施例，其包括一系列的复合圆锥形形状和非解析形状。这个新系统的主要优点是，它在它的任何表面上都不需要镜面涂层。与该系统相互作用的全部光通过TIR在该材料内反射。改进后的系统提高整体光效率。来自镜面的吸收损失被消除，并且现在可以在集中器正上方收集光。集中器的第一级是复合抛物面形集中器(CPC)。第二级与复合抛物面形集中器的下半部分相互作用，将光向下重定向在光伏电池上。第三级与还没有与该系统的前两级相互作用的光相互作用。第三级和最后一级是仅以TIR起作用的非解析定义曲面。新系统还增加平均入射光线角度。也就是说，具有较少“倾斜”或浅射线与电池相互作用，这提高了系统效率。来自光导层122的入射光通过入射面101进入辅助光学部件100的第一级102。入射光由顶部反射面102和CPC的底部反射面108反射和聚焦，进入第二级104，在第二级104中光从顶部反射面110和底部反射面112反射。所有与系统相互作用的光通过全内反射在材料内反射。来自辅助光学部件的光被引导到位于出射面114处的光伏电池上。虚线103是辅助光学部件100的对称轴线。
集中器正上方的静区被消除，并且可以通过单片元件125将光直接地耦合在光伏电池上。这种单片显示在图15E和15F中。在图15E的实施例中，辅助光学部件100和光导122被制成为单个部件，它们也可以被制成为两个独立的部分并且被光学地粘结在一起。图15F显示单片元件144的放大表示。
图15G和15H显示一种设计，其针对进行TIR的一组规定的入射光以几乎100％的效率操作，并且达到1.5或更大的集中度。利用边缘射线订立，辅助光学部件130被设计用于特定极限角度。这个实施例包括两个部分复合抛物面形集中器(CPC)。入射光以一组给定的角度进入入射面134。光可以与第一个部分CPC中的抛物面136相互作用或与反射面138相互作用。部分CPC152的焦点在顶点0，在其开始处与线0相切，并且在入射极限射线的反射达到用于辅助光学部件的材料的临界反射角α时结束。部分CPC因而具有平行于极限射线的中心轴线。TIR面140从抛物面的端部切向地线性延伸，并且与反射面138相互作用，将光向下重定向在光伏电池146上。由集中器介质的临界角限定对数或恒定角度螺旋142；它在第一级以后被采用，其顶点是顶点0并且间距等于临界反射角α。这个对数螺旋主要地与还未与系统的前两级相互作用的光相互作用，集中到由TIR限制的最大允许量。辅助部分CPC143在顶点0处开始，并且持续到弯曲跟部144。它的轴线与为第一部分CPC136和TIR面140的输出的角度d平行。重点在于出口孔146和弯曲跟部144之间的顶点的反射镜。弯曲跟部144重定向来自第二部分CPC142的可能逸出出口孔146的任何光。线148是辅助光学部件的对称轴线。由于辅助光学部件以全内反射起作用，并且没有镜面损失发生，并且在辅助光学部件正上方的区域也可以耦合来自正上方的光。辅助光学部件可以由具有1.52的折射率的诸如SchottB270的材料形成。其他可行材料是共聚物和硅树脂。如果材料的折射率提高到一个值，例如1.6，则临界角增加，并且更多的光被捕获在辅助光学部件内部，并且集中系数增加近20％。受光角是1.03。
图15I和15J显示用于辅助光学器件150的另一种设计，包括定位在65度的角度158处的入射面151、弯曲的顶部反射面153、线性底部反射面152和弯曲的底部反射面154，这些面允许以全内反射将进入太阳光聚焦在出射面156上。这个实施例是非旋转对称的，因为其被设计为从圆形形状会聚成正方形出射面156，其中来自光导层的光被聚焦在正方形光伏电池上。这个设计的所有表面都是非均匀旋转的基准样条曲面。
在人们试图使用薄LG-CPV模块在相对大的电池上进行低的集中时，存在不同的挑战。考虑图16，显示LG-CPV模块的方框图。电池板2000的顶部具有区域A，该区域A收集光并且通过全内反射在光导2002中传导该光，集中光，使得光通过区域B，区域B具有比区域A小的面积。然后光传播跨过区域C到达光伏电池2004上。入射在光伏电池的顶部上的第四区域D的光将在没有经历TIR的情况下通过LG-CPV模块，并且将直接地撞击电池。
中等水平的集中对于诸如在典型的常规太阳能电池板中使用的硅太阳能电池是非常有用的。典型的常规太阳能电池板2100显示在图17中。典型的传统太阳能电池板使用硅光伏电池2102和玻璃薄片盖片2104以及铝框架2106。典型的常规太阳能电池板是昂贵的，这主要是因为光伏电池是昂贵的。集中式光伏可以更便宜，因为它们使用较便宜的光学器件替代昂贵的光伏电池。
图18A和18B显示本发明的由LG-CPV太阳能模块的阵列制成的太阳能电池板2107。在图18A中，大部分电池2102已经被移除，并且由LG-CPV太阳能模块2108代替，太阳能模块2108获得入射太阳光2110并且将光朝向(其保持的)电池重定向。玻璃盖片2104仍然处于合适的位置，并且电池板结构的大部分是相同的。由于在电池处增加阳光，热量能够相应地增加，并且因此，在模块的背面上可以具有散热片或其它冷却装置，以便使电池保持冷却。
图18B显示具有LG-CPV太阳能模块的另一个太阳能电池板2111，其中光伏电池2112小于在电池板2107中的那些。图18B中的电池板比图18A中的电池板具有较高的集中系数。
这些太阳能电池板的LG-CPV太阳能模块更像前面描述的LG-CPV太阳能模块一样工作。在图19A和19B中以横截面显示了一种LG-CPV太阳能模块。注射模制PMMA偏转层2113偏转入射光2110并且将入射光2110聚焦到注射模制PMMA光导层2114中，光导层2114通过TIR将光传播到在光学系统的中心处的电池2102。在本实施例中，光导层2114被连接到玻璃片2104，即保护电池的同一玻璃片。将玻璃片从光导层隔开是低折射率材料薄片2116。这种低折射率薄片，例如，可以是如由杜邦公司制造的含氟聚合物的薄片。可以使用乙烯醋酸乙烯酯(ethylenevinylacetate)、聚乙酸乙烯酯(polyvinylacetate)、硅树脂或其他层压材料将该薄片光学地粘合到光导层的PMMA和玻璃片2104。由于低折射率薄片2116具有比PMMA光导2114低的折射率，则能够发生全内反射，诸如在点2118处。在光伏电池的上方区域中，低折射率薄片形成有穿孔2120。这些穿孔填充有材料，该材料的折射率高于该薄片的折射率并且接近玻璃片和PMMA的折射率，使得在光导层中传播的一些光，如射线2122，可以通过低折射率薄片并撞击在光伏电池2102上。其他射线，如射线2123，将继续传播，因为它们将反射离开低折射率薄片，而不是通过穿孔。其他射线，如射线2124，将处于浅的角度处，并且通过在光导的端部处的弯曲面2126向下偏转。这种反射2127可以是通过全内反射进行的。其他射线，如射线2128，将入射在光伏电池正上方的光学元件上，并且将简单地通过偏转层和光导层以及低折射率膜的各种窗口，而不被偏转并撞击光伏电池。其他射线，如射线2130，撞击光导层的中心中的小孔2132的正上方的光学元件，并且将通过偏转层窗口和玻璃片，以撞击光伏电池。其他射线，如射线2134，将在2136处撞击光导层的端部处的弯曲面2126，并且它们将被偏转，但仍然撞击光伏电池。
光伏电池上的光的均匀性由在低折射率膜中的穿孔图案确定。图20A和20B显示低折射率薄膜2116，具有成两种配置的穿孔2120。技术人员将会理解，可以使用计算机优化程序算出优化掩模配置。能够使掩模提供完全均匀的光在光伏电池上，这提高性能。穿孔膜允许光导出现漏泄；其允许一些光逸出，允许其他光在光导内继续。以这种方式，在电池上的集中度可以被控制，并且可以以中等集中水平应用大电池。
图21A显示三维剖视图，包括散热片2140。散热片处于光伏电池2102下面。光伏电池被封装在玻璃片2104下面，低折射率膜2116在玻璃片2104顶部上，偏转层2113和光导层2114在低折射率膜2116的顶部上。偏转层在光学元件的凸缘2142处粘结到光导层。
可以结合在18A和18B中显示的电池板使用在图21A中显示的散热片配置。代替地，铝散热片可以被挤压和长于单个散热片，并且以在图21B中显示的方式用作用于模块的支撑件。
玻璃片并不需要延伸光导层的整个宽度；其仅需要覆盖电池。这示于图22。玻璃片2104小于光导层2114，并且只是覆盖电池2102。穿孔的低折射率膜2116只需要在光伏电池和光导层之间的区域中。
为更清楚起见，在低折射率膜2116中的孔2120必须填充有其折射率大于低折射率膜的折射率的材料。孔内部的这种材料必须光学地粘结到光导层和玻璃片，以提供从光导到玻璃片的光路并且使光导泄漏。
代替低折射率膜，也可以使用空气，空气具有1.0的折射率。在这种情况下，将需要采取措施以确保光导层与玻璃基板之间的空气间隙没有折叠。图23A-23C显示这方面的一些例子。图23A显示如果在光导层的底部上有凹坑2146，如何可以在光导层2114和玻璃2104之间形成光路。这些凹坑接触并且光学粘结到玻璃2104，并且凹坑保留空气间隙2148。这产生与穿孔的低折射率膜完全相同的漏光光导层，凹坑作为该膜中的孔，并且空气作为该膜本身。以与在低折射率膜中的穿孔将具有的图案相同的图案，在电池上方的光导层的底部上图案化凹坑。
代替地，如示于图23B和23C中，膜2150可以被穿孔并放置在光导层2114和玻璃片2104之间，膜2150的折射率接近PMMA和玻璃片的折射率。在孔中的空气2148将会留在合适的位置中。该膜将被光学地粘结到玻璃片和光导层，并且作为从光导层到玻璃片的光导管，允许形成漏光光导。撞击光导层的其上方存在孔的底面2152的射线会碰上PMMA与空气之间界面的并且会全内反射。
进行中等集中的另一种方法显示在图24中。空气间隙或低折射率间隙2154在光导层2114和玻璃盖片2104之间。这允许在光导层中的光进行全内反射2156。弯曲表面2158用于向下朝向光伏电池反射光导层中的光。该弯曲表面使光朝向光伏电池2102传播。光耦合元件2160位于光导层2114和玻璃盖片2104之间，以使光从光导层传递通过玻璃盖片，到达光伏电池2102。
图25A和25B显示来自图24的设计的另一种变化。光导层2114的顶面2160(在图24中显示)和底面2162可以具有如通过角度2164显示的轻微收敛。如本领域技术人员将理解，这种轻微收敛导致光导层中传播的光线在每次反射轻微增加入射角2166。这最终会导致光逸出光导层。这被图示在图6中，以显示光将由于增加的入射角而最终逸出。然而，假设入射角以受控的方式增加，则在不会造成光逸出的情况可以用来增加光的入射角，并且这可以促进光朝向光伏电池的外侧边缘撞击光伏电池。对于如在图16中限定的中等集中水平，这么做是一个很好的事情。
图26显示中等集中式光导太阳能电池板的另一个实施例，其中光导层的底面2170不接触玻璃片2104，而是倾斜的，在光导层和玻璃盖片之间留下相当大的空气间隙2172。在光导层的边缘处将采用某种形式的密封剂2174来防止光导层从玻璃上脱落，并且防止污垢和其他污染物进入间隙。
六角形LG-CPV太阳能模块200的实施例示于图27A、27B和27C中。这个六角形设计使得太阳能模块能够倾斜，同时扩大每个太阳能模块的表面积，顾及到偏转层160和光导层中的多个环形聚焦元件，这及时地改善太阳能模块的光学效率。位于偏转层160的中心处的单片光学元件168，将进入太阳光直接地聚焦在辅助光学部件上。虚线表示六角形LG-CPV太阳能模块164的旋转对称轴线。托盘180将偏转层、光导层、辅助光学部件和光伏电池保持在合适的位置。细节M显示太阳能模块的被放大到比例3∶4的顶点，显示1.73毫米宽度的超声波焊接凸缘。在图27D中进一步详细地显示托盘180，包括用于结构支撑的线性脊182、用于穿过导线的空的空间184、用于容纳光伏电池186的正方形空腔和在细节N中显示的底部夹紧面，底部夹紧面具有1.54毫米的宽度。可以通过模压制造托盘，并且可以由具有与偏转层和光导层相同的热膨胀系数的聚合物制成托盘。以这种方式，这三个最大的部件将具有相同的热膨胀系数，这将使它们以同样的速度膨胀，并且保持相互对准，同时不会经受过大应力。此外，如果这三个部件由相同材料制成，或由兼容的材料制成，则可以在这些部件的外凸缘169处焊接或粘结这些部件。以太阳能模块可以有效地连接到散热片的方式设计托盘。太阳能模块200的厚度是14.72毫米，这显示在图27E的实施例中。在六边形LG-CPV太阳能模块200的组装过程中，关键是，偏转层160和光导层170在沿着其面对表面的全部点处都被保持紧密接触。这是因为在光导层上和在偏转层上的功能单元必须一起工作。
六角形LG-CPV太阳能模块200的示例性实施例被显示在图28A和图28B中。此截面图详细说明所述太阳能模块的模块。在本实施例中，光导层170和辅助光学部件150被制成两个单独元件，并且由光学透明的材料制成的粘结剂连接。粘结剂172的厚度被设计为使得该材料在整个工作温度(例如，-60C至90C)通过物理干涉配合进行物理接触。这通过考虑辅助光学部件150、光耦合元件172和光导170之间的热膨胀系数实现。所有的光都与辅助光学部件150相互作用，在材料内以TIR反射。辅助光学部件150、光导件170和光耦合元件172以这样一种方式倾斜：在光耦合元件中增加的压力引起向下朝向位于辅助光学部件150的出射面171处的光伏电池推动辅助光学部件150的合力，提高光学效率。将入射光直接地引导到辅助光学部件150的单个元件190包括光学元件和光反射台阶，光反射台阶可以是双曲线形、抛物面形、球面形、非球面形、直线形、椭圆形或任何自由形式。单片元件190的尺寸将取决于若干因素，包括聚焦元件的尺寸和形状、制造公差，以及该元件是否是线性的或圆形的。优选的实施例是为更有效的发电提供更高的集中度并减少使用的材料的量和制造成本的那些设计。发生在单片元件190内的每次反射优选地是全内反射，但不必是全内反射。
图28C显示其中单片元件190、辅助光学部件150和光伏电池186被耦合的横截面区域的细节。以支撑模块210保持辅助光学部件150与光伏电池189的对准的方式模制托盘。图28D显示电线要经过的空腔184的细节。
图29显示一实施例，其图示太阳能模块212的活性光学部分，包括偏转层的活性光输入部分、光导层、辅助光学部件和集中的光离开该模块的部分。图30实施例示出太阳能模块的横截面从顶点到顶点的长度比从边缘到边缘的横截面长。
在图31A-31B中显示的实施例示出太阳能模块200的热堆积部件。通过热堆积工艺将用于偏转层中的夹具220的底部平放在光导上。以12度的角度220制造底部218，以帮助偏转层和光导层之间的光耦合。在偏转层232和在光导层230中的对准环确保这些部件的组装是光学有效的。这些部件的两个放大部分被显示至15∶1和200∶1的比例。
图32显示来自图28A和28B的光耦合元件的另一个实施例，其中代替光导层和辅助光学部件在模压以后通过光学透明的粘接剂耦合，带有棱镜锁闩和粘合剂或硅树脂粘结剂的棱镜/硅树脂套筒夹物模压件300耦合光导层306和辅助光学部件308。在存在小的脱模角时，这个部件防止辅助光学部件308移出光导306的顶部。它还允许在光导是热的时插入辅助光学部件308和硅树脂/棱镜套筒。辅助光学元件、棱镜/硅树脂套筒和光导元件可以在从模具中弹出时立即被组装。这种光学粘结被设计成具有最小的光损失。在这个实施例中，辅助光学部件308和光导层306两者都具有锁闩(302和304)。图33的实施例示出具有不同几何形状的夹物模压件。在这个实施例中，光导层306中的锁闩304大于在辅助光学部件308中的锁闩302。棱镜锁闩可以只在光导中，只在辅助光学部件中，或者在两者中。光导层中的锁闩锁定棱镜/硅树脂套筒。如果在光导模压后还是的热的时进行组装，则在模具中或者就在脱模以后冷却的同时，光导将围绕棱镜/硅树脂套筒冷缩配合。这个特征具有最小的光学冲击，不允许辅助光学部件通过光导的顶部脱离，在注射模具中不具有底切，并且安全地允许存在于这个实施例中的光学元件的热膨胀。可以在没有计算机视觉引导的情况下手动或自动组装这些模块。这个特征还在LG-CPV太阳能模块的操作的生命周期内将辅助光学部件固定在合适的位置。
在前面的描述中，为了解释的目的，提出多个细节，以便提供本发明的实施例的透彻理解。然而，对本领域技术人员来说将是显而易见的是，为了实践本发明，这些具体细节不是必需的。在其他情况下，为了不混淆本发明，公知的电学结构和电路以方框图的形式显示。例如，没有提供关于本文所描述的本发明的实施例是否被实现为软件程序、硬件电路、固件或它们的组合的具体细节。
本发明的上述实施例的修改和改进对本领域的技术人员会变得明显。前面的描述的目的是示例性的而非限制性的。因此，希望本发明的范围仅由所附的权利要求书的保护范围限制。

Claims (15)

1.一种光伏光导太阳能集中装置(998)，具有在操作中平行于入射太阳光(126，1002，2110)的中心光轴(103，148，164，1178)，该光伏光导太阳能集中装置(998)包括：
偏转层(1000，1162，2113，120，160)包括：
多个聚焦元件(1036)，所述多个聚焦元件(1036)相对于中心光轴(103，148，164，1178)对称地布置；和
对应的多个偏转表面(1038)；
其中所述多个聚焦元件(1036)接收并聚集入射太阳光(126，1002，2110)到对应的所述多个偏转表面(1038)上；
光耦合到所述多个偏转表面以从所述多个偏转表面(1038)接收被聚焦的光的光导层(122，132，170，306，1004，1150，1164，2002)，该光导层(122，132，170，306，1004，1150，1164，2002)包括：
反射面(1058)；和
相对于中心光轴(103，148，164，1178)对称地布置的多个相对的面(1048)；
其中从偏转表面(1038，1032)接收的太阳光在光导层(122，132，170，306，1004，1150，1164，2002)的内部通过在反射面(1058)和所述多个相对的面(1048)上的全内反射被引导朝向中心光轴(103，148，164，1178)；
辅助光学部件(100，130，150，308，1008，1158，1172，1180，1188，1194，2117)相对于中心光轴(103，148，164，1178)同轴地定位并且光耦合到光导层(122，132，170，306，1004，1150，1164，2002)，所述辅助光学部件(100，130，150，308，1008，1158，1172，1180，1188，1194，2117)包括：
大致平行于中心光轴(103)的入射面(101，134，151)；
至少一个反射面(136，138，140，142，143，144，153，106，108，110，112)；和
大致垂直于中心光轴(103)的出口孔(114，146，156)，
其中所述辅助光学部件(100，130，150，308，1008，1158，1172，1180，1188，1194，2117)的所述至少一个反射面(136，138，140，142，143，144，153，106，108，110，112)通过入射面(101，134，151)从光导层接收太阳光并向下朝向出口孔(114，146，156)重新定向所述太阳光；
光伏电池(1006，1014，1126，2004，2102)定位在出口孔(114，146，156)处并且在中心光轴(103，148，164，1178)上，用于通过界面(1010)接收通过出口孔来自辅助光学部件(100，150，1008)的在相对于中心光轴的受光角内的太阳光；
散热片(1024，2140)，热连接到光伏电池(1006，1014，1126，2004，2102)，以接收由通过辅助光学元件(100，130，150，308，1008，1158，1172，1180，1188，1194，2117)投射在光伏电池(1006，1014，1126，2004，2102)上的集中的太阳光所产生的热量。
2.根据权利要求1所述的光伏光导太阳能集中装置(998)，其中辅助光学部件(100，150，1008)的所述至少一个反射面(136，138，140，142，143，144，153，106，108，110，112)是全反射表面。
3.根据权利要求1所述的光伏光导太阳能集中装置(998)，其中辅助光学部件(100，130，150，308，1008，1158，1172，1180，188，1194，2117)的所述至少一个反射面(136，138，140，142，143，144，153，106，108，110，112)是抛物面。
4.根据权利要求1所述的光伏光导太阳能集中装置(998)，其中辅助光学部件(100，130，150，308，1008，1158，1172，1180，1188，1194，2117)的所述至少一个反射面(136，138，140，142，143，144，153，106，108，110，112)是复合抛物面型集中器(102，104，136，145)的一部分。
5.根据权利要求1所述的光伏光导太阳能集中装置(998)，其中辅助光学部件(100，130，150，308，1008，1158，1172，1180，1188，1194，2117)的所述至少一个反射面(136，138，140，142，143，144，153，106，108，110，112)是涂层镜面。
6.根据权利要求1所述的光伏光导太阳能集中装置(998)，其中辅助光学部件(100，130，150，308，1008，1158，1172，1180，1188，1194，2117)的所述至少一个反射面(136，138，140，142，143，144，153，106，108，110，112)是自由曲面。
7.根据权利要求1所述的光伏光导太阳能集中装置(998)，其中辅助光学部件(100，130，150，308，1008，1158，1172，1180，1188，1194，2117)是由太阳光透光材料制成的固体部件。
8.根据权利要求7所述的光伏光导太阳能集中装置(998)，其中辅助光学部件(100，130，150，308，1008，1158，1172，1180，1188，1194，2117)包括非圆形出射面(156)。
9.根据权利要求7所述的光伏光导太阳能集中装置(998)，其中光耦合元件(172，300)定位在光导层(122，132，170，306，1004，1150，1164，2002)和辅助光学部件(100，130，150，308，1008，1158，1172，1180，188，1194，2117)之间。
10.根据权利要求7所述的光伏光导太阳能集中装置(998)，其中光耦合元件(172，300)包括相对于辅助光学部件和光导层(122，132，170，306，1004，1150，1164，2002)中的一个定位光耦合元件(172，300)的锁闩(302，304)。
11.根据权利要求1所述的光伏光导太阳能集中装置(998)，还包括固定偏转层(1000，1162，2113，120，160)和光导层(122，132，170，306，1004，1150，1164，2002)中的一个的托盘(180)。
12.根据权利要求11所述的光伏光导太阳能集中装置(998)，其中托盘(180)保持光伏电池(186，1014，1126，2102)。
13.根据权利要求11所述的光伏光导太阳能集中装置(998)，其中托盘(180)包括将辅助光学部件(102，130，150)保持在合适的位置的支撑部件(210)。
14.根据权利要求1所述的光伏光导太阳能集中装置(998)，其中偏转层(1000，1162，2113，120，160)和光导层(122，132，170，306，1004，1150，1164，2002)中的一个包括对准部件(230，232)。
15.根据权利要求1所述的光伏光导太阳能集中装置(998)，其中偏转层(1000，1162，2113，120，160)和光导层中的一个包括用于固定偏转层和光导层的夹紧部件(218)。
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