CN103597612A - 太阳能转换器 - Google Patents

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Abstract

根据一方面，提供一种太阳能转换器，包括：透镜；基板，具有面对透镜的第一表面和与第一表面相对的第二表面；以及太阳能电池，夹在透镜和基板之间，其中，透镜和基板中的每个都被设置有至少一个通道，用于冷却太阳能电池的流体。还期望提供在透镜和基板上的至少一个肋片，用于冷却太阳能电池。根据第二方面，提供一种用于冷却具有透镜、基板和夹在所述透镜和所述基板之间的至少一个太阳能电池的太阳能转换器的方法，该方法包括以下步骤：冷却两个相对侧上的至少一个太阳能电池。

Description

太阳能转换器
技术领域
本发明涉及太阳能转换器。
背景技术
通过使用太阳能转换器，太阳能可以被转换为其他形式的能量，诸如，热能或电能。
太阳能转换器可以具有透镜、热交换器和太阳能电池。透镜将阳光聚集到太阳能电池上，太阳能电池将太阳能转换为电能。热交换器将太阳能转换为热能。
这样的太阳能转换器存在多个缺陷。
在正常操作条件期间，太阳能电池的温度上升到高于通常是25?C的最佳操作温度。太阳能电池的温度上升是由于来自通过通常由玻璃制成的透镜直接发射到太阳能电池上的阳光的热。由于当太阳能电池的温度增加时，其效率降低，所以在这样的正常操作条件期间，太阳能电池变得不太有效。
透镜通常使用钢化玻璃制成。这样的透镜很重、昂贵并且可能破裂。
而且，因为硅太阳能电池的使用，太阳能转换器通常被设计为刚性平板。这样的刚性平板在不平坦表面上不便于使用。
在根据以下论述的多个实施例的太阳能转换器中，解决以上缺陷中的一个或多个。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种太阳能转换器，包括：透镜；基板，具有面对透镜的第一表面和与第一表面相反的第二表面，其中，第二表面被暴露，以形成太阳能转换器的外表面；以及太阳能电池，夹在透镜和基板之间，其中，透镜和基板均被提供有用于冷却太阳能电池的流体的至少一个通道系统。例如，可以设置在阳光使至少一个太阳能电池变热之前，从太阳吸收热的流体，其中，在一个实施例中，是在透镜的至少一个通道系统中的流体吸收热。而且，可以提供，当至少一个太阳能电池将光能转换为电能时，流体吸收从至少一个太阳能电池生成的热。
透镜、至少一个太阳能电池、以及基板中的每个都可以限定平面，其中，由至少一个太阳能电池限定的平面被布置在由透镜限定的平面和由基板限定的平面之间。这三个平面可以平行布置。垂直于这些平面的方向被定义为第一方向。
透镜的或者设置在透镜中的术语“通道系统”（如在本申请中使用的）（简而言之：透镜的通道系统）可以包括或由一个或多个通道构成。这一个或多个通道可以是根据术语“通道”和/或一个或多个腔室或者任何空腔或其结合的传统意思的通道。根据术语“通道”的传统意思的至少一个通道可以直线、或者弯曲、或曲线、或蛇曲形、或以任何其他合适方式、或者根据其组合延伸。通道系统可以由多个通道和/或腔室和/或空腔构成。透镜的通道系统可以对透镜的外部闭合和/或密封，或者在透镜的外表面中设置的一个或多个开口可以与通道系统流体连通，使得通道系统对透镜的外部打开，其中，所述至少一个开口可以用于将流体提供到透镜的通道系统中和/或使流体流出透镜的通道系统。例如，透镜可以具有到透镜的外部的两个或更多的开口，其中，这些开口之一连接或者可以连接到供给通道，流体通过供给通道可以被连续地提供至透镜，并且其中，这些开口中的其他开口连接或者可以连接至排出通道，流体通过排出通道可以连续地排出到透镜之外。有效地，通过这样的设计，在来自太阳的热量使至少一个太阳能电池变热之前，太阳的热量可以由冷却液吸收，这降低该至少一个太阳能电池的温度，并且改进向太阳能转换器外部的热传递。
根据本发明的另一个实施例，透镜的通道系统可以具有到透镜外部的一个或多个开口，其中，这一个或多个开口通过可拆卸闭合件被闭合和/或密封。
透镜的通道系统可以被填充有用于热吸收和冷却至少一个太阳能电池的流体。
透镜的通道系统可以具有一个或多个支路。
属于透镜的相同通道系统的所有通道或腔室或空腔可以相互流体连通，并且特别是可以在透镜内相互流体连通。
透镜可以恰好包括用于分别接收或引导流体的一个通道系统，用于冷却至少一个太阳能电池。在透镜可以包括多于一个通道系统的另一个实施例中，其中，属于透镜的相同通道系统的所有通道或腔室或空腔都可以例如在透镜内，相互流体连通，并且其中，透镜的不同通道系统彼此不流体连通。
透镜的通道系统的至少一个通道可以被设计为透镜的表面内或上的凹口或者由透镜的表面内或上的凹口限制，使得至少一个通道沿着其纵向对透镜的外部打开。例如，沿着其纵向向透镜的外部打开的至少一个通道可以被设计为在透镜的外表面中设置的凹口，其外表面朝向至少一个太阳能电池。这样的设计可以使得至少一个通道在朝向至少一个太阳能电池的方向或第一方向上分别被打开。其表面指向太阳能电池的透镜的外表面可以成波纹状，由此形成透镜的通道系统的通道。然而，这样的通道的开口侧可以被盖子闭合。例如，至少一个太阳能电池或者插入至少一个太阳能电池和透镜之间的部件可以用作盖子。
通道系统的一个、多个或所有通道都可以由材料限制，使得垂直于各个通道的纵轴的所有横截面完全由材料包围。材料可以是透镜的材料。在一些可选实施例中，所述材料可以为透镜的部分材料和邻近透镜定位并且用作盖子的部件的部分材料。
透镜的通道系统可以具有多个通道。
透镜的通道系统可以具有相互平行布置的多个通道。
例如，透镜的通道系统的多个或所有通道可以布置在一个平面或不同平面中。然而，还可以提供其他结构。
透镜的通道系统的一个或多个通道的横截面形状可以是例如圆形、或多边形、或半球形、或椭圆面、或凸起、或三角形、或梯形、或正方形、或矩形、或八边形、或五边形、或任何其他形状、或其结合。透镜的通道系统可以包括具有相同或不同横截面形状的多个通道。特别是，不同通道可以与前述横截面形状不同。
透镜的通道系统和太阳能电池之间的距离或最短距离可以分别小于太阳能转换器的厚度的30%，例如，小于太阳能转换器的厚度的25%，或者小于太阳能转换器的厚度的20%，或者小于太阳能转换器的厚度的15%，或者小于太阳能转换器的厚度的10%，或者小于太阳能转换器的厚度的8%，或者小于太阳能转换器的厚度的5%。
在透镜的通道系统中提供或者流过透镜的通道系统的流体或冷却液分别可以是适用于冷却和热吸收的任何流体。例如，流体可以是液体、气体或空气。
流体可以被提供在透镜的通道系统中，以由于其相对于太阳能电池的位置，导致吸收来自阳光的热并且冷却太阳能电池。从而，透镜执行在阳光使太阳能电池变热之前吸收来自阳光的热，冷却太阳能电池并且将光聚焦和/或发射至太阳能电池的功能。
透镜可以例如是完全固体物质。在本申请中使用的术语透镜可以包括术语“透镜”的传统意义上的透镜，或者可以包括导致相对于穿过那里聚束的光束的至少一个光学折射的部件。例如，透镜可以具有一个曲面或两个相反曲面。透镜的一个表面可以是凸起的，并且透镜的相反表面可以是凹入的。在可选实施例中，透镜的两个相反表面均可以是凹入的。然而在透镜的其他实施例中，透镜的两个相反表面均可以是凸起的。透镜可以被设计成聚集光，从而例如，将光聚集到至少一个太阳能电池上。然而，作为用于导致至少一个光学折射的透镜的实例，透镜可以被设计为具有平坦或模制表面的平板。
限定透镜的通道系统的通道或者被分配在透镜的通道系统的相邻通道之间的隔墙可以具有以下横截面或形状，即，例如，多边形、或半球状、或椭圆面、或凸起、或凹入、或梯形、或三角形、或矩形、或八边形、或五边形、或任何其他形状。通过分别提供这样的形状或横截面，朝向至少一个太阳能电池的光的光路可能受影响。
透镜可以被提供有减震装置。例如，这样的减震装置可以被设计成，凹口或空腔邻近限定透镜的通道系统的相邻通道的隔墙的端部布置，其端部指向至少一个太阳能电池，使得当震动影响透镜的外表面时，各个隔墙可以分别稍微移动到所述凹口或空腔中，透镜的外表面与面对至少一个太阳能电池的（透镜的）表面相对。从而，在一个实施例中，透镜可以具有面对至少一个太阳能电池的表面。该表面具有至少一个凹口，其中，透镜具有位于通道系统的两个通道之间的至少一个隔墙，并且其中，至少一个隔墙可以与至少一个凹口相对布置。
基板的或者在基板中设置的“通道系统”术语（如在本申请中使用的）（简而言之：基板的通道系统）可以包括或由一个或多个通道构成。这一个或多个通道可以是根据术语“通道”和/或一个或多个腔室或任何空腔、或其结合的传统意义的通道。根据术语“通道”的传统意义的至少一个通道可以直线、或者弯曲、或曲线、或蛇曲形、或以任何其他合适方式、或者根据其结合延伸。通道系统可以由多个通道和/或腔室和/或空腔构成。基板的通道系统可以对基板外部被闭合和/或密封，或者在基板的外表面中提供的一个或多个开口可以与通道系统流体连通，使得通道系统对基板的外部打开，其中，所述至少一个开口可以用于将流体提供到基板的通道系统中和/或使流体排出基板的通道系统。例如，基板可以具有到基板的外部的两个或更多的开口，其中，这些开口之一连接或者可以连接到供给通道，流体通过供给通道可以被连续地提供到基板中，并且其中，这些开口中的其他开口连接或者可以连接至排出通道，流体通过排出通道可以连续地排出基板。这样的设计将改进至太阳能转换器的外部的热传递。
根据本发明的另一个实施例，基板的通道系统可以具有到基板的外部的一个或多个开口，其中，这一个或多个开口通过可拆卸密封件被闭合和/或密封。
基板的通道系统可以由用于冷却至少一个太阳能电池的流体填充。
基板的通道系统可以具有一个或多个支路。
属于基板的相同通道系统的所有通道或腔室或空腔可以相互流体连通，并且特别是可以在基板内相互流体连通。
基板可以恰好包括用于分别接收或引导流体的一个通道系统，用于冷却至少一个太阳能电池。在基板可以包括多于一个通道系统的另一个实施例中，其中，属于基板的相同通道系统的所有通道或腔室或空腔都可以例如在基板内，相互流体连通，并且其中，基板的不同通道系统不相互流体连通。
基板的通道系统的至少一个通道可以被设计为基板的表面内或上的凹口或者由基板的表面内或上的凹口限制，使得至少一个通道沿着其纵向对基板的外部打开。例如，沿着其纵向对基板的外部打开的的至少一个通道可以被设计为在基板的外表面中提供的凹口，其外表面朝向至少一个太阳能电池。这样的设计可以使得至少一个通道在朝向至少一个太阳能电池的方向或第一方向上分别被打开。其表面指向太阳能电池的基板的外表面被成波浪形，由此形成基板的通道系统的通道。然而，这样的通道的开口侧可以由盖子闭合。
通道系统的一个、多个或所有通道可以由材料限制，使得垂直于各个通道的纵轴的所有横截面被材料完全包围。所述材料可以是基板的材料。在一些可选实施例中，所述材料可以是基板的部分材料和邻近基板布置并且用作盖子的部件的部分材料。
基板的通道系统可以具有多个通道。
基板的通道系统可以具有相互并行布置的多个通道。
例如，基板的通道系统的多个或所有通道可以布置在一个平面或不同平面中。然而，还可以提供其他结构。
基板的通道系统的一个或多个通道的横截面形状可以例如是圆形、或多边形、或半球形、或椭圆面、或凸起、或三角形、或梯形、或正方形、或矩形、或八边形、或五边形、或任何其他形状、或其结合。基板的通道系统可以包括具有相同或多种横截面形状的多个通道。特别是，不同通道可以与前述横截面形状不同。
基板的通道系统和太阳能电池之间的距离或最短距离分别可以小于太阳能转换器的厚度的40%，例如小于太阳能转换器的厚度的35%，或者小于太阳能转换器的厚度的30%，或者小于太阳能转换器的厚度的25%，或者小于太阳能转换器的厚度的20%，或者小于太阳能转换器的厚度的15%，或者小于太阳能转换器的厚度的10%，或者小于太阳能转换器的厚度的8%，或者小于太阳能转换器的厚度的5%。
在基板的通道系统中提供或流过基板的通道系统的流体或冷却液可以是适用于冷却的任何流体。例如，流体可以是液体、气体或空气。
流体可以提供在基板的通道系统中，从而由于其关于太阳能电池的位置，冷却太阳能电池。从而，基板执行冷却太阳能电池并且提供基底（base）的功能。
基板可以例如是完全固体物质。
透镜的材料可以例如包括或由玻璃和/或聚合物构成，例如，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和/或聚碳酸酯和/或丙烯酸和/或塑料和/或热塑性塑料和/或热固性塑料、或其任何结合、或任何其他合适材料。例如，透镜可以包括或由热塑性塑料或热固性塑料构成。透镜可以是透明的。
透镜可以仅由一种材料构成。可替换地，透镜可以由多种材料构成。
透镜可以包括减震材料或由减震材料构成。
基板的材料包括或由以下材料构成：例如，金属，例如，铝或铝散热片；和/或塑料和/或聚合物，例如，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和/或聚碳酸酯和/或丙烯酸、和/或热塑性塑料和/或热固性塑料、或其任何结合。基板可以由一种材料构成。可替换地，基板可以由多种材料构成。特别是，基板可以由塑料或聚合物材料构成，其中，基板可以被提供有由例如铝或铝散热片制成的肋片。
透镜的通道系统可以包括多个平行通道，或者透镜的不同通道系统的通道可以平行。
基板的通道系统可以包括多个平行通道，或者基板的不同通道系统的通道可以平行。
透镜可以包括多个平行通道，并且基板可以包括多个平行通道，其中，基板的这些平行通道不平行于透镜的这些平行通道，例如，垂直于透镜的这些平行通道。
透镜可以具有不变或变化厚度。基板可以具有不变或变化厚度。必须注意，透镜或基板的厚度可以分别在第一方向上测量。
可以在透镜和太阳能电池之间提供第一粘合层，其中，粘合层的第一或上表面与透镜接触，并且其中，第一粘合层的第二或下表面与太阳能电池接触。
可以在太阳能电池和基板之间提供第二粘合层，其中，第二粘合层的第一或上表面与太阳能电池接触，并且第二粘合层的第二或下表面与基板的第一表面接触。
第一和/或第二粘合层可以由乙烯-醋酸乙烯酯制成。
根据本发明的另一方面，提供一种用于冷却太阳能转换器的方法，太阳能转换器具有透镜、基板、以及夹在所述透镜和所述基板之间的至少一个太阳能电池，其中，所述方法包括以下步骤：冷却两个相反侧上的至少一个太阳能电池，其中，透镜被布置在这两个相反侧之一上，以及其中，基板被布置在这两个相反侧中的另一个上。
可以例如通过在基板中提供的至少一个第一通道系统中提供或者流过至少一个第一通道系统的流体，以及通过在透镜中提供的至少一个第二通道系统中提供或者流过至少一个第二通道系统的流体，执行至少一个太阳能电池的冷却。例如，其可以提供，在阳光使至少一个太阳能电池变热之前，流体吸收来自阳光的热，其中，在一个实施例中，透镜中提供的第二通道系统中的流体吸收热。而且，其可以提供当至少一个太阳能电池将光能转换为电能时，流体吸收从至少一个太阳能电池产生的热。
在使流体流动的情况下，流体可以被加压或不加压。流体可以是气体，例如，空气，或者是液体。
根据本发明的方法可以例如通过根据本发明的太阳能转换器执行。
附图说明
在图中，贯穿不同视图，类似参考字符通常表示相同部件。除非在阐述多个实施例的原理时进行强调，图不必须按比例绘制。在以下说明书中，参考下图描述多个实施例，其中：
图1示出根据一个实施例的太阳能转换器的示意图。
图2示出根据一个实施例的太阳能转换器的分解图。
图3示出根据一个实施例的太阳能转换器的横截面图。
图4A至图4E示出根据一个实施例的太阳能转换器的多个视图。
图5示出根据一个实施例构造的透镜的横截面图。
图6示出根据一个实施例的制造太阳能转换器的示例性制造处理的流程图。
具体实施方式
虽然已经参考特定实施例特别示出和描述了实施例，但是本领域技术人员将理解，可以在不脱离由所附权利要求限定的多个实施例的精神和范围的情况下，可以作出形式和细节的多种改变。从而，多个实施例的范围由所附权利要求指示，并且从而旨在包含落入权利要求的等价意义和范围内的所有改变。应该理解，相关图中的共同数字是指用于类似或相同目的的部件。
图1示出根据一个实施例的太阳能转换器100的示意图。
太阳能转换器100具有分别位于或夹在基板104和透镜106之间的太阳能电池102。
基板104具有面对太阳能电池102的第一表面104f和与第一表面104f相反的第二表面104s，其中，第二表面104s被暴露，以形成太阳能转换器100的外表面100b。
透镜106具有面对太阳能电池102的第一表面106f和与第一表面106f相反的第二表面106s，其中，第二表面106s被暴露，以形成太阳能转换器100的外表面100t。
太阳能电池102被夹在透镜106和基板104之间，其中，透镜106和基板104均被提供有至少一个通道系统（对于基板104，表示为110s，以及对于透镜106，表示为108s），至少一个通道系统具有用于接收或引导用于冷却太阳能电池102的流体的至少一个通道（对于基板104，表示为110，以及对于透镜106，表示为108）。例如，可以提供，当使太阳能电池102变热之前，流体吸收来自阳光的热，其中，在一个实施例中，透镜106的至少一个通道系统108s中的流体吸收热。而且，可以提供，当太阳能电池102将光能转换为电能时，流体吸收从太阳能电池102产生的热。
在图1中，透镜106和太阳能电池102之间的距离130以及太阳能电池102和基板104之间的距离132使得太阳能电池102分别足够接近基板104或基板104的通道系统110s、以及透镜106或透镜106的通道系统108s，使得在来自太阳的热加热太阳能电池102并且冷却太阳能电池102之前，各个通道系统110s和108s中的流体可以吸收来自太阳的热。在使用中，太阳能电池102由于暴露至入射光而变热。在高温下，太阳能电池102不太有效地将太阳能转换为电能。从而，通过流体的热吸收和冷却确保太阳能电池102的最佳操作条件。
根据基板104的厚度104t表示透镜106和太阳能电池102之间的距离130以及透镜106和基板104之间的距离132，透镜106和太阳能电池102的相对表面之间的距离130可以在基板厚度104t的0至20%之间，例如，在0至10%之间，例如在0至5%之间。太阳能电池102和基板104的相对表面之间的距离132可以在基板厚度104t的0至20%之间，例如，在0至10%之间，例如在0至5%之间。然而，还可以使用任何其他值。
外表面100t和100b分别形成太阳能转换器100的顶面和底面。在使用中，太阳能转换器100被布置成使得顶面100t被暴露至光或阳光。
透镜106具有位于透镜106的至少一个通道系统108s的两个通道108之间的至少一个隔墙112。隔墙112允许一装置控制流体在透镜106中流动，特别是当隔墙112不沿着透镜106的整个宽度（在图2中表示为206w）延伸时。每个隔墙112都可以具有允许流体在通道系统108s的两个相邻通道108之间流动的缝隙（未示出）。以此方式，在最左通道处被引入到透镜106中的流体可以连续地流过每个隔墙112的各个缝隙到最右通道，然后在最右通道可以抽取被加热流体。
除了提供控制流体在透镜106中流动的装置之外，每个隔墙112都可以用作光调制结构，其可以使穿过透镜106的顶部116的光进一步折射。通过调整透镜106内的每个通道108的位置（从而移动隔墙112的位置），可以控制通过透镜106发送光的方式，使得光可以被引导，以聚集在太阳能电池102的特定区域上。从而，隔墙112还用作内部透镜阵列。
隔墙112的横截面是矩形。然而，在其他实施例中，隔墙112可以具有半球状、椭圆形、凸起、凹入或梯形的横截面（未示出）。诸如正方形、八边形或五边形的多边形横截面也可以。然而，这样的隔墙的横截面的形状将不被限制到前述形状。不同横截面的使用影响通过透镜106发送的光如何被折射并且最终各自从透镜106的下部或底部114出去。从而，隔墙112可以具有相互不同的横截面。
透镜106包括具有面对太阳能电池102的表面（即，第一表面106f）的底部114和与底部114相反的顶部116。面对太阳能电池102的底部114的表面106f可以具有至少一个凹口（图4D和图4E中表示为416），其中，至少一个隔墙112与至少一个凹口相对定位。
参考图4D和图4E，凹口416和隔墙112的布置提供具有减震机构的透镜106。当物体撞击与从凹口416所在的透镜106的一部分突出的隔墙112邻近的透镜106的部分402时，隔墙112移动，以占用由凹口416提供的空间。多个这样的减震机构可以跨过透镜106每隔一段距离设置，使得透镜106可以被提供有多个撞击点。在没有该减震机构的情况下，存在当被物体撞击时，至少一个太阳能电池102破裂的倾向。
在图4D和图4E中所示的实施例中，与至少一个凹口416相对定位的隔墙112从透镜106的底部114的内表面404延伸到透镜106的顶部116的内表面406。在另一个实施例中（未示出），隔墙112仅从底部114的内表面404延伸，但是不与透镜106的顶部116的内表面406接触。
返回到图1，透镜106具有与透镜106的至少一个通道系统108s连通的开口118。开口118被提供在透镜106的外表面上。开口118允许流体被抽取或引入到透镜106中。当流体已经达到预定温度以上时，可以执行抽取，并且用冷水替换被加热流体。抽取的加热流体可以被管道传输用于其他用途。在透镜106被空气冷却的另一个实施例中（未示出），透镜106的至少一个通道系统108s被密封在透镜106内，其中，用于冷却太阳能电池102的流体在至少一个通道系统108s内。
如图1中所示，透镜106具有包括多个通道108的通道系统108s。多个通道108相互平行布置。
基板104具有位于基板104的至少一个通道系统110s的两个通道110之间的至少一个隔墙120。隔墙120允许一装置控制流体在基板104中流动，特别是当隔墙120不沿着基板104的整个宽度（在图2中表示为204w）延伸时。每个隔墙120都可以具有允许流体在两个相邻通道110之间流动的缝隙（未示出）。以此方式，在最左通道处被引入到基板104中的流体可以连续地流过每个隔墙120的各自缝隙到最右通道，然后在最右通道可以抽取被加热流体。
隔墙120的横截面是矩形。然而，在其他实施例中，隔墙120可以具有半球状、椭圆形、凸起、凹入或梯形的横截面（未示出）。诸如正方形、八边形或五边形的多边形横截面也可以。
基板104包括与基板104的至少一个通道系统110s连通的开口122。开口122被提供在基板104的外表面上。开口122允许流体被抽取或引入到基板104中。当流体已经达到预定温度以上并且用冷水替换被加热流体时，可以执行抽取。抽取的被加热流体可以被管道传输用于其他用途。在基板104被空气冷却的另一个实施例中（未示出），基板104的至少一个通道系统110s被密封在基板104内，其中，用于冷却太阳能电池102的流体在至少一个通道系统110s内。
如图1中所示，基板104具有包括多个通道110的通道系统110s。多个通道110相互平行布置。
将透镜106中的通道108与基板104中的通道110相比较，透镜106的一个或多个通道108平行于基板104的一个或多个通道110布置。通过使这些通道108和110平行布置，太阳能转换器100具有柔韧性，使得太阳能转换器100的底部100b和顶部100t可以遵循太阳能转换器100所放置的表面的轮廓。从而，不要求平坦表面。这样的设计对于用于太阳能电池102的薄膜太阳能电池的使用是有利的，以制造能够与轮廓相符的太阳能转换器100。
图1的实施例将太阳能转换器100示出为分离结构（即，透镜106与太阳能电池102分离，并且基板104与太阳能电池102分离）。然而，在另一个实施例中（未示出），透镜106的第一表面106f被直接固定到太阳能电池102，并且从而倚靠在太阳能电池102上，同时太阳能电池102被直接固定到基板104，使得太阳能电池102倚靠在基板104的第一表面104f上。在另一个实施例中（未示出），仅太阳能电池102被直接固定到基板104，使得太阳能电池102倚靠在基板104的第一表面104f上，同时透镜106接近太阳能电池102，但是不直接倚靠在太阳能电池102上。
图2示出根据一个实施例的太阳能转换器200的分解图。
类似于图1，太阳能转换器200具有位于基板104和透镜106之间的太阳能电池102。
基板104具有面对太阳能电池102的第一表面104f和与第一表面104f相反的第二表面（视图中被隐藏），其中，第二表面被暴露，以形成太阳能转换器100的外表面。基板104的第一表面104f和基板104的第二表面具有相同形状。另外，基板104的第一表面104f具有一边界，并且基板104的第二表面具有一边界，其中，基板104的第一表面104f的边界与基板104的第二表面的边界一致。
透镜106具有面对太阳能电池102的第一表面（视图中被隐藏）和与第一表面相反的第二表面106s，其中，第二表面106s被暴露，以形成太阳能转换器100的外表面100t。透镜106的第一表面和透镜106的第二表面106s具有相同形状。另外，透镜106的第一表面具有一边界，并且透镜106的第二表面106s具有一边界，其中，透镜106的第一表面的边界与透镜106的第二表面106s的边界一致。
太阳能电池102被夹在透镜106和基板104之间，其中，透镜106和基板104均被提供有具有用于冷却太阳能电池102的流体的至少一个通道（对于基板104，表示为110，以及对于透镜106，表示为108）的通道系统（对于基板104，表示为110s，以及对于透镜106，表示为108s）。如图2中所示，透镜106和基板104中的每个都具有多个通道108和110。
太阳能电池102被提供有线接头240和242，以流出由太阳能电池102从太阳能或环境光转换的电流。
以下描述太阳能转换器200和太阳能转换器100之间的不同之处。
在图2的实施例中，透镜106的至少一个通道108中的一个或多个或所有通道垂直于基板104的至少一个通道110中的一个或多个或所有通道布置（在图1中，太阳能转换器100使其透镜106的通道108平行于基板104的通道110布置）。
通过使通道108和106相互垂直布置，太阳能转换器200具有坚固的刚性结构。
在透镜106和太阳能电池102之间提供粘合层244。粘合层244的上表面244u与透镜106（或者更明确地，透镜106的第一表面）接触，并且粘合层244的下表面（视图中被隐藏）与太阳能电池102接触。
在一个实施例中，上表面244u可以具有与透镜106的第一表面相同的表面积，以确保透镜106到太阳能电池102的最大粘合力。
在太阳能电池102和基板104之间提供另一个粘合层246。粘合层246的上表面246u与太阳能电池102接触，并且粘合层246的下表面（视图中被隐藏）与基板104的第一表面104f接触。
在一个实施例中，上表面246u可以具有与太阳能电池102的相对表面相同的表面积，以确保太阳能电池102到基板104的最大粘合力。
粘合层244和246的厚度被选择为使得通道108和110中的冷却液与太阳能电池102之间的热传导不被不利地影响。粘合层244和246可以由乙烯-醋酸乙烯酯制成。在制造期间，粘合层244和246与太阳能电池102、基板104和透镜106被真空压在一起。
图3示出沿着图2中的线X-X的图2的太阳能转换器200的横截面图。虽然图2示出分解图，但是图3示出装配形式的太阳能转换器200，其中，粘合层244将透镜106固定到太阳能电池102，并且粘合层246将太阳能电池102固定到基板104。
基板104的至少一个通道系统110s位于基板104的第一表面104f的边界所在的平面302和基板104的第二表面104s的边界所在的平面304之间。
图4A示出图2的太阳能转换器200的顶视图。透镜106被示出为透明物体，但是为了简单起见，可以从透镜106看到的太阳能转换器200的其他组件被省略，使得图4A中仅示出透镜106的第二表面106s。
图4B示出沿着图4A中的线Y-Y的图4A的太阳能转换器200的横截面图。
图4C示出沿着图4A中的线X-X的图4A的太阳能转换器200的横截面图。
类似于图3，图4B和图4C示出装配形式的太阳能转换器200。
图4D示出图4B的部分408的放大图，同时图4E示出图4C的部分412的放大图。
对于图4D和图4E，上面提及了凹口416和隔墙112的布置提供了具有减震机构的透镜106。在图4D和图4E中，凹口416形成在透镜106的第一表面106f上。然而，在另一个实施例中（未示出），凹口416可以形成在透镜106和太阳能电池102之间的粘合层244中。在这样的实施例中，粘合层244不是单体的，而是提供为多个分开部分的阵列。
为了进一步帮助凹口416和隔墙412的机械布置的减震特性，透镜106可以由减震材料制成。例如，透镜可以由硬度小于基板的硬度的材料制成。
在太阳能转换器100和200中使用的任何组件（诸如基板104或透镜106）都可以被分别制造，并且从而在现有太阳能转换器系统中被单独使用。
还可以具有仅具有以上分别所述的基板104和透镜106的所选特征的基板或透镜。
例如，图5示出根据一个实施例构造的透镜506的横截面图。
在图5中所示的实施例中，透镜506具有图4D和图4E中描述的减震机构。
透镜506具有底部514和与底部514相反的顶部516。底部514的外表面506f具有至少一个凹口550。
透镜506具有包括一个或多个通道508的至少一个通道系统508s，一个或多个通道508为在透镜506中形成的腔室或腔。通道508通过在透镜506中形成并且相对于至少一个凹口550定位的隔墙512隔离。隔墙512从相对于凹口550所在的透镜106的底部514的内表面514i突出。
凹口550和隔墙512的布置提供具有减震机构570的透镜506。当物体撞击透镜506的顶部516的一部分580（即，相对于透镜106的内表面514i的透镜506的一部分）时，隔墙512移动，以占用由凹口550提供的空间，由此分散撞击的冲击。
多个这样的减震机构570可以以规则或不规则间隔跨过透镜506设置，使得透镜106被设置有多个撞击点。
在图5中所示的实施例中，隔墙512延伸跨过在透镜106的内表面514i和内表面516i之间限定的空间。在另一个实施例中（未示出），隔墙512仅从底部514的内表面514i延伸，但是不与透镜506的顶部516的内表面516i接触。
参考图1至图4，基板104、透镜106和太阳能电池102中的每个都具有不变的各自厚度104t、106t和102t。透镜106、太阳能电池102和基板104相互平行。透镜106可以由诸如玻璃或聚合物的材料或任何其他合适材料制成。基板104可以由诸如聚合物的材料或任何合适材料制成。
可以用于制造透镜106和/或基板104的聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯、丙烯酸、热塑性塑料和热固性塑料。通过使用聚合物制造透镜106和基板104，太阳能转换器100/200可以遵循太阳能电池板100/200所在的表面的轮廓，特别是当透镜106的通道108和基板104的通道110相互平行延伸时（参见图1）。另外，使用相同材料制造透镜106和基板104简化了生产，降低了生产成本。透镜106和基板104可以使用挤压挤出和喷射模注塑工艺制造。
参考图2和图3，太阳能转换器200可以具有约70cm的宽度206w和约1.0m的长度206l，并且厚度200t可以小于宽度和长度。应该理解，其他尺寸也是可以的。
用于热吸收和冷却太阳能电池102的流体可以是液体（诸如水）或气体（诸如空气）。太阳能电池102还可以属于夹在基板104和透镜106之间的太阳能电池的阵列。
基板104还可以由诸如铝的金属制成。
在使用金属制造基板104的一个实施例中（未示出），基板104可以是具有冷却肋片的散热片。在本实施例中，基板104的通道可以形成在基板104的第一表面104f或第二表面104s上。肋片结构形成在基板104的第一表面104f或第二表面104s上，其中，通过肋片结构的两个相邻肋片之间的空间，限定基板104的至少一个通道。
根据多各个实施例，透镜106通过制造有具有各种热吸收介质的各种形状和尺寸的内部通路（通道108）制造。在阳光使太阳能电池102变热之前，热吸收介质首先吸收来自阳光的热，并且还吸收来自太阳能电池102的热。多各种热吸收介质可以自由地流过这些内部通路，其中，多各种热吸收介质被密封在透镜106内或者被允许从透镜106排出。背面支撑板（基板104）制造有具有各种热吸收介质的各种形状和尺寸的波纹形冷却通道110。各种热吸收介质可以自由地流过这些波纹形冷却通道110，其中，各种热吸收介质被密封在背面支撑板内或者被允许从背面支撑板排出。经由透镜106和背面支撑板中的各种热吸收介质的热吸收热改进了太阳能转换器100/200的效率。
透镜106与同太阳能电池102接触的基底（诸如粘合层244）接触放置。来自阳光的热首先由透镜106中的热吸收介质吸收，并且来自太阳能电池110的热由密封在透镜106的通路中的热吸收介质吸收（或者在当热吸收介质流过通路时允许热吸收介质从透镜106排出去的情况下），由此降低太阳能电池102的温度。透镜106可以使用挤出和注塑工艺，由塑料制成。然而，还可以使用具有足够透明度的其他较轻密度材料和其他制造工艺。
背面支撑板可以使用挤出和注塑工艺，使用多种阻燃材料制成具有多种形状和尺寸的波纹形冷却通道，以允许额外的热传递，由此进一步降低太阳能电池102的温度。然而，可以使用其他材料和其他制造工艺。透镜106和背面支撑板可以与轮廓相符，使得太阳能转换器100/200可以弯曲为多种形状和形式。
图6示出根据一个实施例的制造太阳能电池板的制造工艺的流程图600。
制造工艺开始于602，提供透镜。在604，提供具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的基板。在606，太阳能电池被夹在透镜和基板之间，以形成太阳能转换器。基板的第一表面面对透镜，并且基板的第二表面被暴露，以形成太阳能转换器的外表面。透镜和基板均被提供有用于热吸收和冷却太阳能电池的流体的至少一个通道。

Claims (29)

1.一种太阳能转换器，包括：
透镜；
基板，具有面对所述透镜的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；以及
至少一个太阳能电池，夹在所述透镜和所述基板之间，其中，所述透镜和所述基板每个都被设置有用于接收或引导用于冷却所述太阳能电池的流体的至少一个通道系统。
2.一种太阳能转换器，特别是根据权利要求1的太阳能转换器，包括：
透镜；
基板，具有面对所述透镜的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；以及
至少一个太阳能电池，夹在所述透镜和所述基板之间，其中，所述透镜和/或所述基板都被设置有至少一个肋片，用于冷却所述至少一个太阳能电池。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的太阳能转换器，其中，所述基板的所述第二表面被暴露，以形成所述太阳能转换器的外表面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能转换器，其中，太阳能电池的阵列被夹在所述透镜和所述基板之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的太阳能转换器，其中，所述透镜的所述通道系统包括相互流体连通的多个通道。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的太阳能转换器，其中，所述透镜包括相互平行布置的多个通道，并且其中，所述透镜的这些平行通道属于所述透镜的相同通道系统和/或属于所述透镜的不同通道系统。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的太阳能转换器，其中，所述基板的所述通道系统包括相互流体连通的多个通道。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的太阳能转换器，其中，所述基板包括相互平行布置的多个通道，并且其中，这些平行通道属于所述基板的相同和/或不同通道系统。
9.根据权利要求6和8所述的太阳能转换器，其中，所述透镜的所述平行通道与所述基板的所述通道系统的所述平行通道平行布置。
10.根据权利要求6和8所述的太阳能转换器，其中，所述透镜的所述平行通道垂直于所述基板的所述平行通道布置。
11.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能转换器，其中，所述透镜包括与所述透镜的至少一个通道系统连通的开口，所述开口被设置在所述透镜的外表面中。
12.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能转换器，其中，所述透镜的所述至少一个通道系统被密封在所述透镜内，其中，用于热吸收和冷却所述太阳能电池的流体在所述透镜的所述至少一个通道系统内。
13.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能转换器，其中，所述基板包括与所述基板的所述至少一个通道系统连通的开口，所述开口被设置在所述基板的外表面中。
14.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能转换器，其中，所述基板的所述至少一个通道系统被密封在所述基板内，其中，用于冷却所述太阳能电池的所述流体在所述至少一个通道系统内。
15.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能转换器，进一步包括在所述透镜和所述太阳能电池之间的粘合层，其中，所述粘合层的上表面与所述透镜接触，并且其中，所述粘合层的下表面与所述太阳能电池接触。
16.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能转换器，进一步包括在所述太阳能电池和所述基板之间的粘合层，其中，所述粘合层的上表面与所述太阳能电池接触，并且所述粘合层的下表面与所述基板的所述第一表面接触。
17.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能转换器，其中，所述基板的所述至少一个通道系统的至少一个通道形成在所述基板的所述第一和/或第二表面中或上，或者通过在所述基板的所述第一表面或所述第二表面内设置的凹口或凹槽形成。
18.根据权利要求17所述的太阳能转换器，其中，所述基板的所述第一和/或第二表面为波纹形，用于提供所述基板的所述至少一个通道系统的通道。
19.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能转换器，其中，所述透镜的所述至少一个通道系统的至少一个或所有通道的横截面由所述透镜的材料完全包围。
20.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能转换器，其中，所述基板的所述至少一个通道系统的至少一个或所有通道的横截面由所述基板的材料完全包围。
21.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能转换器，其中，所述透镜、所述太阳能电池和所述基板相互平行。
22.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能转换器，所述透镜具有面对所述至少一个太阳能电池的表面，所述表面具有至少一个凹口，其中，所述透镜具有位于所述至少一个通道系统的两个通道之间的至少一个隔墙，并且其中，所述至少一个隔墙相对于所述至少一个凹口定位。
23.一种用于冷却具有透镜、基板和夹在所述透镜和所述基板之间的至少一个太阳能电池的太阳能转换器的方法，所述方法包括以下步骤：
冷却在两个相对侧上的所述至少一个太阳能电池，其中，所述透镜被布置在这两个相对侧之一上，并且其中，所述基板被布置在这两个相对侧中的另一个上。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，通过设置在所述基板中设置的至少一个第一通道系统中或者流过所述至少一个第一通道系统的流体，并且通过设置在所述透镜中设置的至少一个第二通道系统中或流过所述至少一个第二通道系统的流体，执行所述至少一个太阳能电池的冷却。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，流过所述至少一个第一通道系统的流体是加压流体。
26.根据权利要求24所述的方法，其中，流过所述至少一个第一通道系统的流体是不加压流体。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的方法，其中，流过所述至少一个第二通道系统的流体是加压流体。
28.根据权利要求24至26中任一项所述的方法，其中，流过所述至少一个第二通道系统的流体是不加压流体。
29.根据权利要求24至28中任一项所述的方法，其中，所述太阳能转换器是根据权利要求1至22中任一项所述的太阳能转换器。
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