CN104932088B - 一种聚光光伏二次聚光镜之改进结构 - Google Patents

一种聚光光伏二次聚光镜之改进结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚光光伏二次聚光镜之改进结构，包括二次聚光镜本体，二次聚光镜本体设有上表面、下表面及四个相同的侧面，上表面为截顶球曲面，为二次聚光的光线入射面，该截顶球曲面截后的顶面为圆平面；下表面为正方形平面，为二次聚光的光线出射面；侧面为扇形面，为二次聚光的反射平面，该扇形面的底为上述正方形平面的边；下表面平行于圆平面，其中心与圆平面中心的连线垂直于圆平面；截顶球曲面的四个顶点在同一个平面上，由四个顶点构成的平面平行于圆平面，四个顶点到圆平面中心的距离相等；下表面粘结到太阳能电池上，其尺寸小于太阳能电池的有效受光面积。本发明具有体积小、重量轻、装配快、成本低、性能优越等优点。

Description

一种聚光光伏二次聚光镜之改进结构
技术领域
本发明涉及太阳能光伏发电的技术领域，尤其是指一种聚光光伏二次聚光镜之改进结构。
背景技术
随着传统能源的日益枯竭和环境污染的不断加剧，开发可再生的清洁能源已经成为全世界面临的共同课题。在各种形式的新能源开发中，利用太阳能来发电的光伏技术备受瞩目，但光伏发电作为社会整体能源结构的组成部分所占比例非常低，造成这种状况的主要原因是光伏发电的成本太高。所以，降低发电成本是目前光伏技术面临的首要任务，有效途径之一是采用聚光太阳电池，用比较便宜的菲涅耳透镜聚光器来部分代替昂贵的太阳电池，这就是所谓的聚光型光伏技术。
采用聚光型光伏技术的高倍聚光光伏模组都需要配备高精度的双轴跟踪系统。但是，由于双轴跟踪系统的跟踪误差会大大降低聚光太阳能电池接收到的光能量。同时，由于菲涅耳透镜高倍聚焦光斑的热点效应、聚光太阳能电池对光斑强度分布均匀性的依赖性以及系统安装精度的限制，高倍聚光光伏系统的转换效率会受到很大限制。基于目前聚光光伏技术中菲涅尔透镜聚焦光斑的热斑效应，聚焦光斑很难完全的汇聚到太阳电池的有效受光面积上，因此需要增加二次聚光元件，由于目前的一些二次聚光原件的结构复杂，聚光效果有限，加工和装配有一定困难，因此对二次聚光镜的设计改进尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构合理可靠、装配快、成本低、性能优越的聚光光伏二次聚光镜之改进结构。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种聚光光伏二次聚光镜之改进结构，包括有设于一次聚光镜菲涅尔透镜和太阳能电池之间的二次聚光镜本体，所述二次聚光镜本体设有上表面、下表面及四个相同的侧面，其中，所述上表面为截顶球曲面，为二次聚光的光线入射面，且该截顶球曲面截后的顶面为圆平面；所述下表面为正方形平面，为二次聚光的光线出射面；所述侧面为扇形面，为二次聚光的反射平面，且该扇形面的底为上述正方形平面的边；所述下表面平行于圆平面，且其中心与圆平面中心的连线垂直于圆平面；所述截顶球曲面的四个顶点在同一个平面上，由该四个顶点构成的平面平行于圆平面，且该四个顶点到圆平面中心的距离相等；所述下表面粘结到太阳能电池上，其形状与太阳能电池相适配，其尺寸小于太阳能电池的有效受光面积；进入上表面的光线一部分通过截顶球曲面的曲面和圆平面直接聚焦到下表面，一部分射到四个侧面上通过四个侧面反射到下表面，再进入太阳能电池的有效受光面上。
所述侧面与下表面的夹角大于100°，小于160°
所述圆平面的面积大于正方形平面。
所述上表面的光线入射面积大于下表面的光线出射面积。
所述上表面、下表面、侧面保持有平整度。
所述二次聚光镜本体由玻璃材质，或与玻璃折射率、透过率相同的材质制造。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明的体积小、重量轻、结构简单，这样便于加工，可降低成本。
2、本发明上表面的圆平面减小了球面对光线的聚光效果，使到达下表面的光斑能量均匀，而上表面的球曲面，也很好地起到了二次聚光的效果。
3、本发明是直接粘接到太阳能电池上，可实现自动化批量安装。
4、本发明的光线出射面尺寸略小于太阳能电池的有效受光面积，这样在保证所有汇聚光聚集到太阳能电池有效受光面积的同时，可实现工业上大批量自动化生产。
5、本发明的材料为玻璃或近似材质，稳定性和环境适应性都较好，从而保证太阳电池长期高效的工作。
6、本发明装配快、实施容易、生产成本较低，适合于大批量工业生产，应用范围广，市场前景好。
附图说明
图1为本发明的立体图之一。
图2为本发明的立体图之二。
图3为本发明的立体图之三。
图4为本发明的主视图。
图5为本发明的俯视图。
图6为本发明的仰视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图6所示，本实施例所述的聚光光伏二次聚光镜之改进结构，包括有设于一次聚光镜菲涅尔透镜和太阳能电池之间的二次聚光镜本体，该二次聚光镜本体由玻璃材质，或与玻璃折射率、透过率相同的材质制造，稳定性和环境适应性都较好，从而保证太阳电池长期高效的工作；其中，所述二次聚光镜本体设有上表面1、下表面2及四个相同的侧面3，各个表面必须保持有一定的平整度；所述上表面1为截顶球曲面，为二次聚光的光线入射面，且该截顶球曲面截后的顶面为圆平面；所述下表面2为正方形平面，为二次聚光的光线出射面；所述侧面3为扇形面，为二次聚光的反射平面，且该扇形面的底为上述正方形平面的边；所述下表面2平行于圆平面，且其中心与圆平面中心的连线垂直于圆平面，所述圆平面的面积大于正方形平面；所述截顶球曲面的四个顶点在同一个平面上，由该四个顶点构成的平面平行于圆平面，且该四个顶点到圆平面中心的距离相等；所述下表面2是直接粘结到太阳能电池上，其形状与太阳能电池相适配，其尺寸略小于太阳能电池的有效受光面积；此外，所述侧面3与下表面2的夹角大于100°，小于160°；所述上表面1的光线入射面积大于下表面2的光线出射面积。
工作时，进入上表面1的光线一部分通过截顶球曲面的曲面和圆平面直接聚焦到下表面2，一部分射到四个侧面3上通过四个侧面3反射到下表面2，再进入太阳能电池的有效受光面上。光线出射面尺寸略小于太阳能电池的有效受光面积，保证了所有汇聚光能够聚集到太阳能电池的有效受光面上。
综上所述，在采用以上方案后，本发明不仅体积小、重量轻、固定方式简单，且可在所有汇聚光聚集在太阳能电池有效受光面积的前提下实现自动化大批量安装，而且也解决了聚光光伏对环境温度的适应性，从而保证太阳电池长期高效的工作。总之，太阳能电池的高效率与产业化的实现保证了本聚光光伏接收器广阔的市场前景，值得推广。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种聚光光伏二次聚光镜之改进结构，包括有设于一次聚光镜菲涅尔透镜和太阳能电池之间的二次聚光镜本体，其特征在于：所述二次聚光镜本体设有上表面(1)、下表面(2)及四个相同的侧面(3)，其中，所述上表面(1)为截顶球曲面，为二次聚光的光线入射面，且该截顶球曲面截后的顶面为圆平面；所述下表面(2)为正方形平面，为二次聚光的光线出射面；所述侧面(3)为扇形面，为二次聚光的反射平面，且该扇形面的底为上述正方形平面的边；所述下表面(2)平行于圆平面，且其中心与圆平面中心的连线垂直于圆平面；所述截顶球曲面的四个顶点在同一个平面上，由该四个顶点构成的平面平行于圆平面，且该四个顶点到圆平面中心的距离相等；所述下表面(2)粘结到太阳能电池上，其形状与太阳能电池相适配，其尺寸小于太阳能电池的有效受光面积；进入上表面(1)的光线一部分通过截顶球曲面的曲面和圆平面直接聚焦到下表面(2)，一部分射到四个侧面(3)上通过四个侧面(3)反射到下表面(2)，再进入太阳能电池的有效受光面上。
2.根据权利要求1所述的一种聚光光伏二次聚光镜之改进结构，其特征在于：所述侧面(3)与下表面(2)的夹角大于100°，小于160°。
3.根据权利要求1所述的一种聚光光伏二次聚光镜之改进结构，其特征在于：所述圆平面的面积大于正方形平面。
4.根据权利要求1所述的一种聚光光伏二次聚光镜之改进结构，其特征在于：所述上表面(1)的光线入射面积大于下表面(2)的光线出射面积。
5.根据权利要求1所述的一种聚光光伏二次聚光镜之改进结构，其特征在于：所述上表面(1)、下表面(2)、侧面(3)保持有平整度。
6.根据权利要求1所述的一种聚光光伏二次聚光镜之改进结构，其特征在于：所述二次聚光镜本体由玻璃材质，或与玻璃折射率、透过率相同的材质制造。
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