CN103529503B - 一种用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜，包括双曲面基板和反射层，所述反射层设置在所述双曲面基板的凹面上。本发明的用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜为聚光设备，反射层设置在凹面上，能够减少传统的玻璃反射镜镀膜在凸面上而产生的二次光损失，光效利用率高；本发明双曲面反射镜的焦距小，是具有相同或相近尺寸的菲涅尔聚光镜的焦距的近二分之一，则光斑焦距短，因此，采用此双曲面反射镜作为聚光器的太阳能模组的占用空间小,材料应用少，系统重量轻；所述双曲面基板可以采用玻璃等耐候性好、不易变形的材料，提高了双曲面反射镜的使用寿命。

Description

一种用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜

技术领域

本发明涉及聚光太阳能技术领域领域，尤其是涉及一种用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜。

背景技术

目前市场上高倍聚光太阳能所采用的聚光镜为:菲涅尔镜,由于菲涅尔聚光镜因特定的光路要求在相对应的光斑焦距上的高度等于或是大于菲涅尔聚光镜，例如:400×400mm的菲涅尔聚光镜所相对应的光斑焦距为400mm或是430mm之内，因菲涅尔聚光镜的光路原理导致焦距过高使得发电模组用料增加，模组过重，同时，由于菲涅尔聚光镜的材质为亚克力(PMMA)所压制而成，其透光率低，耐候性差，经太阳的紫外光照射后易变形，脆化技术解决难度很大。

发明内容

针对现有高倍聚光太阳能聚光镜技术的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供一种光斑焦距短、光效利用率高，同时耐候性佳、不易变形的双曲面反射镜，其作为聚光器应用于聚光太阳能模组中，能够解决现有的高倍聚光太阳能聚光镜的光斑焦距高、光效利用率低，以及耐候性差、易变形的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜，包括双曲面基板和反射层，所述反射层设置在所述双曲面基板的凹面上。

进一步地，所述双曲面基板凹面的曲面在三维坐标系中的X轴、Y轴和Z轴方向上的关系如下：以曲面的一角为原点，Z=(X·X+Y·Y)/ａ，ａ的取值范围为700-1200mm，式中，Z为Z轴方向的高度，X为X轴方向的长度，Y为Y轴方向的长度，X和Y的单位为毫米。

具体地，所述双曲面反射镜的X和Y的取值为连续的数值区间，最大值依据实际需要的双曲面反射镜的尺寸确定即可，例如X_max=330mm±50mm，Y_max=310mm±50mm。式中的“·”表示乘号。

具体地，所述双曲面基板的轮廓可以为矩形，也可以设置为其它适宜的形状。

进一步地，采用真空镀膜工艺将所述反射层镀在所述双曲面基板的凹面上。

具体地，所述真空镀膜工艺为真空溅射、真空蒸发镀或者真空离子镀之一。

具体地，所述双曲面基板的材质为玻璃、铝合金或者塑料，可视聚光倍数的变化而调整变动材质。

具体地，所述反射层为金属镀层。

更具体地，所述金属镀层为银镀层、铝镀层或者金镀层之一，还可以是其它能够起到反射光线作用的镀层均可以作为金属镀层。

进一步地，所述金属镀层的厚度为80-120μm，优选的是100μm。

进一步地，所述双曲面基板的厚度为2-5mm，优选的是2mm，将视聚光倍数变化而调整变动。

进一步地，所述双曲面基板的四边具有倒角。

具体地，所述倒角的R=0.5-1mm。

本发明用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜为聚光设备，反射层设置在凹面上，能够减少传统的玻璃反射镜镀膜在凸面上而产生的二次光损失，光效利用率高；本发明的双曲面反射镜的焦距小，是具有相同或相近尺寸的菲涅尔聚光镜的焦距的近二分之一，则光斑焦距短，因此，采用此双曲面反射镜作为聚光器的太阳能模组的占用空间小,材料应用少，系统重量轻；同时，本发明的双曲面反射镜的基板可以采用玻璃等耐候性好、不易变形的材料，提高了双曲面反射镜的使用寿命。

平行光经过本发明的双曲面反射镜上后能产生至少5mm-10mm的光斑，达到千倍以上聚光效果。

本发明的用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜的制备方法为：首先制模具，使模具的凸面与本发明的双曲面反射镜的凹曲面具有相配合的形状，然后将平面型的基板加热后，上模具压制成型，再退火处理，然后再切割成所需形状，得到半成品，再在半成品的凹面上镀反射层，即得到本发明的双曲面反射镜。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜的结构示意图；

图中,101、反射层，102、双曲面基板。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1，说明本发明的用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜，由材质为玻璃的双曲面基板（以下称“双曲面玻璃板”）和纳米银镀层组成，所述双曲面玻璃板的厚度为2mm，且其边沿设置倒角，防止碰装，所述纳米银镀层是采用真空溅射工艺镀在双曲面玻璃板的凹面上的，以减少传统的玻璃反射镜镀膜在凸面上而产生的二次光损失；所述双曲面玻璃板凹面的曲面在三维坐标系中的X轴、Y轴和Z轴方向上的关系如下：以曲面的一角为原点，Z=(X·X+Y·Y)/ａ，ａ的取值范围为700-1200mm，式中，Z为Z轴方向的高度，X为X轴方向的长度，Y为Y轴方向的长度，式中的“·”表示乘号，X和Y的单位为毫米，X和Y的取值为连续的数值区间，X在（0,330mm]范围内，Y在（0,310mm]范围内取值。

本实施例的双曲面反射镜的焦距在180mm-190mm之间；而相近尺寸的方形菲涅尔聚光镜（330mm×330mm）的焦距在330mm-390mm范围内，可见，本实施例的双曲面反射镜的焦距明显减小，是相同尺寸的方形菲涅尔聚光镜的焦距约二分之一。

本实施例的材质为玻璃的双曲面基板还可以采用其他材质代替，比如，铝合金或者塑料，其中塑料可以采用工业用塑料。

本实施例的双曲面玻璃板凹面的曲面的关系方程式中ａ的取值与其焦距有直接关系，随着ａ的取值变大，其焦距越小。

本实施例的双曲面反射镜的制备方法：

步骤一，制备模具，使模具的凸表面的曲面具有与本实施例的双曲面玻璃板凹面的曲面一致的形状；

步骤二，准备平面型玻璃板，对平面型玻璃板清洗后，清除玻璃表面的杂质；

步骤三，将经步骤二处理后的平面型玻璃板进行加热烧结，可以采用连续式控温烧结炉，将平面型玻璃板软化；

步骤四，将步骤三得到的软化的平面型玻璃板上模具，压制成型，得到预成型双曲面玻璃板；

步骤五，将步骤四得到的预成型双曲面玻璃板进行恒温退火处理，将预成型双曲面玻璃板的玻璃由典型的液态转变成脆性状态，再进行切割得到双曲面玻璃板，可以采用间进式钻石水切割机；

步骤六，采用真空溅射工艺，在双曲面玻璃板凹面上真空溅射镀一层纳米银镀层，完成本实施例的双曲面反射镜的制备。

当然，在步骤六之前，可以对双曲面玻璃板的边角研磨出倒角，R=0.5，防止碰撞。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜，其特征在于：包括双曲面基板和反射层，所述反射层设置在所述双曲面基板的凹面上；其中，所述双曲面基板的凹面的曲面在三维坐标系中的X轴、Y轴和Z轴方向上的关系如下：以曲面的一角为原点，Z＝(X·X+Y·Y)/a，a的取值范围为700-1200mm，式中，Z为Z轴方向的高度，X为X轴方向的长度，Y为Y轴方向的长度，X和Y的单位为毫米。

2.根据权利要求1所述的一种用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜，其特征在于：采用真空镀膜工艺将所述反射层镀在所述双曲面基板的凹面上。

3.根据权利要求2所述的一种用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜，其特征在于：所述真空镀膜工艺为真空溅射、真空蒸发镀或者真空离子镀之一。

4.根据权利要求1或3所述的一种用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜，其特征在于：所述双曲面基板的材质为玻璃、铝合金或者塑料之一。

5.根据权利要求1或3所述的一种用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜，其特征在于：所述反射层为金属镀层。

6.根据权利要求5所述的一种用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜，其特征在于：所述金属镀层为银镀层、铝镀层或者金镀层之一。

7.根据权利要求1、3或6所述的一种用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜，其特征在于：所述金属镀层的厚度为80-120μm。

8.根据权利要求7所述的一种用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜，其特征在于：所述双曲面基板的厚度为2-5mm。

9.根据权利要求1、3、6或8所述的一种用于聚光太阳能模组的双曲面反射镜，其特征在于：所述双曲面基板的四边具有倒角。