CN105143925B - 于cpv模块上最优调整透镜板装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于最优调整CPV模块中的透镜板的装置及方法，所述CPV模块由多个CPV传感器以及多个透镜组成，所述多个透镜在容器中以距传感器焦距的距离处而被安装在所述传感器上方，所述装置及方法具有下列特征：a)传感器支撑板(1)，具有多个CPV传感器(5)，b)透镜板(2)，具有一数量的透镜，所述数量与CPV传感器数量对应，c)被安装为与所述透镜板(2)的位置平行的固定透镜板(3)，d)一数量的传感器，所述传感器的方向与透镜板(3)平行，所述数量与CPV传感器数量对应，e)两个装置(12、13)，用于在两个水平方向中调整所述透镜板(2)，以及f)控制装置(9)，用于评估输出讯号，所述控制装置(9)根据输出讯号的特性以控制所述两个装置(12、13)。
Description
技术领域
许多年来，在太阳光伏中已经存在许多以集光型太阳辐射作业的方式。在这个情况下，太阳的辐射是利用镜面及/或透镜而聚集、并且被定向到特殊集光器太阳能电池上。集光型太阳光伏(CPV)的对应系统目前正在普尔托努的卡斯蒂莉亚的西班牙太阳能研究机构(Instituto de Sistemas Fotovoltaicos de Concentracion，ISFOC)中进行测试。他们利用透镜或镜面「捆束」阳光，以于入射于小型太阳能电池上之前达到400倍至1000倍的强度，这显然比典型的硅太阳能电池更有效率。世界上许多地方的生产者都已经在那里的测试场址上安装CPV模块。目前，约有1000个模块被安装在这个场址上。研究人员正在开发，特别是产量预测，并且正在测试长期的稳定性，以使这项技术能较易于从开发转换至市场。
直到现在，全世界有50至100个CPV试验系统正在运作(http://www.interpv.net/market/market_view.asp？idx＝567&part_code＝01)，其总输出大约是30MW。美国市场研究机构Greentechmedia Research的最新研究预测这个技术有越来越多的职涯，然而，「PVManufacturing」期刊在议题13中也预测了对于自动化制造能力有渐增的需求(2011年9月)。
这些系统的核心是高性能的太阳能电池，这目前是先使用于外部空间。在那里，它们已经供应卫星与机器人电力多年。这些电池含有由镓、铟、砷或磷制成的所谓化合物半导体，而非硅。它们是由多重不同的半导体层组成，每一层处理不同范围的太阳光能谱，而典型的硅电池则仅可将较小部分的太阳光能谱转换为电流。
背景技术
特别是，从专利文献可知下述先前技艺。
US 4834805A中揭露了一种太阳光伏力模块，具有下列特征：
光伏半导体结晶电池的设置是分布在层状基材的单独电池位置中，其中它们是被两层导电层围绕、并且以绝缘层分隔。另外，这种模块是由以透镜制成的光传导层组成，光传导层是设置在离所述层状基材一距离处，其中入射辐射是利用透镜而于光传导层中聚焦至基材中，并且其中透镜层的厚度、基材层与其间的空间小于2吋。
从DE 10 2006 007 472A1中可知一种光伏集光器模块，具有透镜板与底板、以及框架，太阳能电池是容纳在透镜板和底板上，其中所述框架是沿着透镜板与底板的边缘呈环形配置，并连接透镜板与底板。
这种已知的集光器模块需要被改良，使得它可以被具成本效益地制造，寿命更长、并能够简化且有弹性地整合其他构件，可以少许困难性或一点也不困难地容纳在透镜板或底板上。此外，要发展一种能够生产这类集光器模块的方法。
此处所述的目的以下列方式实现，在沿着框架、透镜板与框架之间及/或底板与框架之间，一方面有至少一个第一密封剂物质及/或黏着剂物质，另一方面有至少一个第二密封剂物质，环形地设置在框架的至少一部分长度上，其中所述两种密封剂物质及/或黏着剂物质在其固化时间及/或透气性上不同。
在本发明中主张了一种用于制造根据本发明主张的光伏集光器模块的方法，所述方法是以下列特征为特征：
亦即框架是沿着透镜板的边缘及底板而被配置以连接透镜板与底板，并且在框架与透镜板之间、及/或框架与底板之间，一方面有至少一个第一密封剂物质及/或黏着剂物质，且另一方面有至少一个第二密封剂物质，被沿着框架环形地注入于框架的至少一部分长度上方，其中所述两种密封剂及/或黏着剂物质在其固化时间及/或透气性上不同。
DE 10 2006 034 793A1揭露了一种PV集光器模块的测试装置、一种利用此测试装置的辅助而测试PV集光器模块的方法、以及使用这种装置测试的PV集光器模块的制造方法。在这个例子中，PV是代表太阳光伏打(photovoltaic)。这份档是基于为PV集光器模块提供质量控制可能性的目的，且特别是在为测试最终模块的最终组合之前及/或最终组合之后测试PV集光器模块的效率及/或其他技术参数的可能性。用于测试的测试方法、或用于制造PV集光器模块的制造方法也都被提供，因此PV集光器模块是易于测试的、或是可以可靠的质量来制造。
为了实现这个目的，如本发明所主张，主张一种PV集光器模块的测试装置，它具有第一光源以产生模拟太阳辐射的光，所述测试装置还包括光学系统，所述光学系统以单独光束小于2°的发散度将第一光源发出的光束捆束，并且可将此光捆束导向至所述PV集光器模块的光入射表面上。另外，这个测试装置具有测量装置，用于测量光捆束所照射的PV集光器模块的输出信号。
在这份档中，于此揭露的测试方法的提供也是为了在为质量控制的最终组合之前及/或之后的应用，在这方面是参考本发明内文。然而，在制造过程中并未直接提供于此所述的功能顺序的应用或其部分。
发明内容
根据本发明的装置与对应的方法是基于要提出一种装置与方法的目的，使用所述装置与方法，工业生产的集光器模块可以具有成本效益地、且可靠地被制造，并且可实施可靠的最终检验，因此可在实际运作中达到集光器模块的高度长期稳定性。
这个目的可利用本发明所述的装置而实现。
一种用于最优调整CPV模块中的透镜板(2)的装置，所述CPV模块由多个CPV传感器(5)以及多个透镜组成，所述多个CPV传感器(5)设置在传感器载板(1)的表面，所述多个透镜在透镜板(2)中以其焦距的距离而附接在所述多个CPV传感器(5)上方，其中所述传感器载板(1)和所述透镜板(2)两者都容纳在对天气不敏感的外壳中，所述装置具有下列特征：
a)传感器载板(1)，具有多个CPV传感器(5)，其中可对所述CPV传感器(5)施加可设定电功率，
b)透镜板(2)，具有与所述CPV传感器的数量对应的数量的透镜，其中所述透镜被安装为在其光轴的区域中与所述CPV传感器(5)的位置基本上平行，
c)被安装为与所述透镜板(2)的位置平行的固定透镜板(3)，
d)与所述CPV传感器(5)的数量对应数量的象限传感器(4)，所述象限传感器与所述透镜板(3)平行对齐，且所述象限传感器的几何中心点位于光轴上所述透镜板(3)的透镜焦距的距离处，
e)两个装置(12、13)，用于在两个水平方向中调整所述透镜板(2)，彼此以直角对齐，
f)控制单元(9)，用于分析所述象限传感器(4)的输出讯号，其中所述控制单元(9)根据所述象限传感器(4)的输出讯号的质量和所述CPV传感器(5)的供应电功率控制所述两个装置(12、13)。
一种用于最优调整CPV模块中的透镜板(2)的装置，所述CPV模块由多个CPV传感器(5)以及多个透镜组成，所述多个CPV传感器(5)设置在传感器载板(1)的表面，所述多个透镜在透镜板(2)中以其焦距的距离而附接在所述多个CPV传感器(5)上方，其中所述传感器载板(1)和所述透镜板(2)两者都容纳在对天气不敏感的外壳中，所述装置具有下列特征：
a)传感器载板(1)，具有多个CPV传感器(5)，
b)透镜板(2)，具有与所述CPV传感器(5)的数量对应的数量的透镜，其中所述透镜被安装为在其光轴的区域中与所述CPV传感器(5)的垂直位置基本上平行，
c)被安装为与所述透镜板(2)的位置平行的固定透镜板(3)，
d)与所述CPV传感器(5)的数量对应的数量的点状光源(6)，所述点状光源与所述透镜板(3)平行对齐，且其几何中心点是位于其光轴上所述透镜板(3)的所述透镜的焦距的距离处，
e)两个装置(12、13)，用于在彼此以直角对齐的两个水平方向中调整所述透镜板(2)，
f)控制单元(9)，用于分析所述CPV传感器(5)的输出讯号，其中所述控制单元(9)根据所述CPV传感器(5)的输出讯号的质量控制所述两个装置(12、13)。
根据本发明所述的装置，其特征在于，设有另一装置以于垂直方向中调整所述透镜板(2)。
根据本发明所述的装置，其特征在于，在完成所述透镜板(2)的调整之后，设有用于硅氧树脂密封物质(15)中的无接点式按压的装置。
或是利用下述本发明所述的方法而实现。
一种用于最优调整CPV模块中的透镜板(2)的装置，所述CPV模块由多个CPV传感器(5)以及多个透镜组成，所述多个CPV传感器(5)设置在传感器载板(1)的表面，所述多个透镜在透镜板(2)中以其焦距的距离而附接在所述多个CPV传感器(5)上方，其中所述传感器载板(1)和所述透镜板(2)两者都容纳在对天气不敏感的外壳中，所述装置具有下列特征：
a)在与传感器载板(1)相对处具有多个CPV传感器(5)，其中可对所述多个CPV传感器(5)施加可设定电压及/或可设定电流，以激发所述多个CPV传感器(5)发光，透镜板(2)可移动地被固定，其中所述透镜板(2)具有与所述CPV传感器(5)的数量对应的数量的透镜，且其中所述透镜被安装为在其光轴的区域中与所述CPV传感器(5)的垂直位置基本上平行，
b)将固定透镜板(3)安装为与所述透镜板(2)的位置平行，其中平行的光束辐射通过此透镜板，且其中象限传感器(4)位于面离所述透镜板(2)的侧部上的所述固定透镜板(3)的所述透镜的焦距的距离处，
c)所述透镜板(2)是由两个装置(12、13)根据彼此垂直的两个水平方向中的方案而被移位，直到利用所述象限传感器(4)使所述透镜板(2)的透镜以及所述CPV传感器(5)的光轴达到最优校准为止。
一种用于最优调整CPV模块中的透镜板(2)的装置，所述CPV模块由多个CPV传感器(5)以及多个透镜组成，所述多个CPV传感器(5)设置在传感器载板(1)的表面，所述多个透镜在透镜板(2)中以其焦距的距离而附接在所述多个CPV传感器(5)上方，其中所述传感器载板(1)和所述透镜板(2)两者都容纳在对天气不敏感的外壳中，所述装置具有下列特征：
a)在与传感器载板(1)相对处具有多个CPV传感器(5)，透镜板(2)可移动地被固定，其中所述透镜板(2)具有与所述CPV传感器(5)的数量对应的数量的透镜，且其中所述透镜被安装为在其光轴的区域中与所述CPV传感器(5)的垂直位置基本上平行，
b)固定透镜板(3)被安装为与所述透镜板(2)的位置平行，其中点状光源(6)位于面离所述透镜板(2)的侧部上的所述固定透镜板(3)的所述透镜的焦距的距离处，
c)所述透镜板(2)是由两个装置(12、13)根据彼此垂直的两个水平方向中的方案予以移位，直到利用确认电功率最大产出使所述透镜板(2)的透镜以及所述CPV传感器(5)的光轴达到最优校准为止，其中所述相关CPV传感器(5)的内部结构中随机分布的不均匀性被考虑。
根据本发明所述的方法，其特征在于设有另一装置以于垂直方向中调整所述透镜板(2)。
根据本发明所述的方法，其特征在于在所述透镜板(2)完成调整之后，利用装置执行硅氧树脂密封物质中的无接点式按压。
一种计算机程序，所述计算机程序具有在所述程序于计算机中执行时实施根据本发明所述的方法步骤的程序代码。
一种计算机可读取载体，具有计算机程序的程序代码，以在所述程序于计算机中执行时实施根据本发明所述的方法。
附图说明
于下文中将更详细描述根据本发明的装置。在单独附图中：
图1：显示一种CPV模块的示意结构的描述
图2：显示透镜板调整的第一种方法的描述
图3：显示透镜板调整的第二种方法的描述
图4：显示一种调整过程的示意概要
图5：显示象限传感器的功率分布概要
图6：显示在CPV传感器中的电流与电压特性。
具体实施方式
图1显示CPV模块的示意结构的描述。CPV模块基本上由传感器载板1与透镜板2组成，传感器载板1含有彼此相邻设置的多个CPV传感器5，透镜板2是在传感器载板1上方平行对齐，并且也由多个彼此相邻设置的透镜(通常是菲涅尔透镜)组成。模块框架14(显示于图1截面图左侧)用于支撑两个板1和2。基本上确定了两个板1和2之间的距离的结构尺寸是模块框架14的高度。模块框架14的此高度对应于透镜板2中使用的透镜类型的焦距。在这个方式中，确保以自太阳平行延伸光束入射于透镜板2上的太阳光被精确的聚集于与每一透镜相关联的CPV传感器5的中心。然而，这不仅是在水平X-Y方向所需，也是在垂直方向中所需。因此，在透镜板2的调整期间，在模块框架14和透镜板2之间、以及在模块框架14和传感器载板1之间的硅氧树脂密封物质15的厚度也被考虑。在传感器载板1和模块框架14之间的硅氧树脂密封物质15的厚度基本上是固定的，然而，也可在制造过程中于特定限制中变化。然而，在调整透镜板的时点，传感器载板1是已经连接至模块框架14。
图2显示透镜板2的调整的第一种方法。此处所示方法(所谓的第一种方法)是一种在其中可模拟太阳辐射的自然过程的方法，其中具有与透镜板2的透镜相同大小的另一个固定透镜板3连接于要调整的透镜板2的上游平行位置，其中点状光源被安装在透镜板3上透镜的焦点中。在这个方式中，确保固定透镜板3发出了在要调整的透镜板2的平行方向中延伸的光束。若要调整的透镜板2现在是在水平方向中逐渐移位，则透镜板2照射的CPV传感器5将因而单独地、且当然也会整体地产生不同电压与不同电流。利用透镜板2的位移步骤的方案策略和每一个例子中的下述电压或电流测量，接着即可确认透镜板2相对于传感器载板1的最优校准。对于在整个传感器表面上都具有均匀灵敏性、假设为理想的接收器芯片而言，最优校准的特征在于，最大电功率是在传感器载板上被测得。作为说明，图6显示这种二维电流或电压分布的高质量模型化特性。在圆形传感器的例子中，在整个区域上并不具有均匀灵敏性，实际的电流/电压特性会相对于定性实例而偏离。接着可基于对称性条件来确定最优操作点。
从水平方向中的此最优校准开始，可接着进行在垂直方向中的调整，其特征在于电压及/或电流最大值，并且基本上确定了后续要注入的硅氧树脂密封物质的厚度或质量。
从图4可得知此一调整过程的示意说明。
图3显示具有与图2中已经说明的第一方法类似的结构、但具有反向光束路径的另一第二方法，亦即，或多或少为一种逆向操作。在此并不对CPV传感器5的电功率进行评估，而是它们会变成具有根据电致发光效果的可控制功率的发光组件，在每一个例子中本身都可供应特定直流电流至单独的CPV传感器5，且因此可用象限传感器4侦测和定量评估发出的光。CPV传感器5至透镜板2的距离基本上是对应于透镜板2中使用的透镜的焦距，这导致光束在透镜板2和透镜板3之间平行延伸、并相对于象限传感器4而进行自动预先调整。透镜板3可在坐标系统的X、Y与Z方向中移位。基于可理解性的原因，透镜板3的调整装置并未显示。由于象限传感器4附接在透镜板3的焦距距离处，透镜板3是固定在与象限传感器4对齐的位置中，每一个照亮的CPV传感器5被成像在对应的象限光电二极管4上。此成像在固定透镜板3具有与要对齐的透镜板2相同焦距时发生而形成1：1影像。然而，在原理上也可能会发生缩小影像(透镜板3的焦距小于透镜板2的焦距)或放大影像(透镜板3的焦距大于透镜板2的焦距)。然而，为了简化及可取代性的原因，透镜板2和3最好是在透镜大小及焦距上都完全相同，亦即可使用相同类型的透镜板。
图4显示根据所谓第二方法的透镜板2的调整过程的示意概要。在此处示出四个不同平面，其中最下方的符号是指具有数个CPV传感器5的传感器载板1。接着平面的最靠近处示出相关联的透镜板2，其具有后调整装置12与前调整装置13。这两个调整装置12和13可使透镜板2在三维坐标系统X、Y与Z中的两个水平方向X和Y中移位，其中，由于概要说明的原因，在此并未示出在Z方向中移位的可能性。最靠近的平面说明了固定透镜板3，如图2和图3中说明的每一个例子中所提及者。
象限传感器4是标示在图4的最上方平面。在此针对所安装的所有象限传感器都以符号显示出连至控制单元9的数据线8。此控制单元9也确保通过线路7对单独CPV传感器5的电源供应的设定。另外，控制单元9分别利用控制线10与11控制后调整装置12与前调整装置13。
透镜板2在垂直Z方向中的调整也未显示于此。
在根据第一方法的调整过程的例子中，点状光源(例如，LED灯)位于象限传感器4的位置中，带有控制线7的控制单元9并不用于CPV传感器的电源供应，而是撷取由此产生的电功率，并将它产出供分析用。
图5示出：依据要对齐的透镜板2的X和Y位置，在象限传感器4的四个象限中预期的定性电流分布的示意概要。在这个二极管中的四个象限的原点是位于光轴上，因此当可在所有四个象限上都测到相同的二极管电流时(当成对的相邻二极管的四个差动信号达到最小时)，可精确地提供最优校准。
这种测量方法的定位精确性与机械移位过程的可达成精确性有关。通过机械容限值的补偿，可达到小于20微米的精确性。对于这种测量设置，来自硅象限光电二极管的预期信号都具有10至100微安培的大小等级，这些是在nA范围的暗电流的典型数值。这会导致高信杂比。在方法1和方法2的位置变化情况下，信号梯度会非常高。
最后，图6显示CPV传感器中的电压特性描述。CPV子模块一般由数百个单独的CPV传感器组成，由于已经组装在底板上的CPV传感器与其理想位置间也具有某程度的随机偏差，为了确定CPV传感器载板的传感器整体的最优校准，必须使用CPV传感器的合理选择，这些CPV传感器是分布于透镜板上方各个位置处。从那时起，不被计量使用的CPV传感器则仍然可用，两种方法都可并行使用，其中，接着基于结果而通过控制程序自动进行关于调整所需的XYZ坐目标适当决定。除透镜板4以外，如图3和图4所述，可通过调整系统使集光器模块的CPV传感器载板1相对于透镜板3而对准。要件是象限传感器或LED与透镜板3及透镜板4都在光线路中相对于彼此而对准。
所述移动顺序的复杂控制都需要特别的控制程序。
符号说明
1 传感器载板
2 透镜板
3 固定透镜板
4 象限传感器
5 CPV传感器
6 点状光源
7 CPV传感器的电源供应器
8 象限传感器的数据线
9 控制单元
10 后调整装置的控制线
11 前调整装置的控制线
12 后调整装置
13 前调整装置
14 模块框架
15 硅氧树脂密封物质
Claims (8)
1.一种用于最优调整CPV模块中的透镜板(2)的装置，所述CPV模块由多个CPV传感器(5)以及多个透镜组成，所述多个CPV传感器(5)设置在传感器载板(1)的表面，所述多个透镜在透镜板(2)中以其焦距的距离而附接在所述多个CPV传感器(5)上方，其中所述传感器载板(1)和所述透镜板(2)两者都容纳在对天气不敏感的外壳中，所述装置具有下列特征：
a)传感器载板(1)，具有多个CPV传感器(5)，其中可对所述CPV传感器(5)施加可设定电功率，
b)透镜板(2)，具有与所述CPV传感器的数量对应的数量的透镜，其中所述透镜被安装为在其光轴的区域中与所述CPV传感器(5)的位置平行，
c)被安装为与所述透镜板(2)的位置平行的固定透镜板(3)，
d)与所述CPV传感器(5)的数量对应数量的象限传感器(4)，所述象限传感器与所述固定透镜板(3)平行对齐，且所述象限传感器的几何中心点位于光轴上所述固定透镜板(3)的透镜焦距的距离处，
e)两个装置(12、13)，用于在两个水平方向中调整所述透镜板(2)，彼此以直角对齐，
f)控制单元(9)，用于分析所述象限传感器(4)的输出讯号，其中所述控制单元(9)根据所述象限传感器(4)的输出讯号的质量和所述CPV传感器(5)的供应电功率控制所述两个装置(12、13)。
2.一种用于最优调整CPV模块中的透镜板(2)的装置，所述CPV模块由多个CPV传感器(5)以及多个透镜组成，所述多个CPV传感器(5)设置在传感器载板(1)的表面，所述多个透镜在透镜板(2)中以其焦距的距离而附接在所述多个CPV传感器(5)上方，其中所述传感器载板(1)和所述透镜板(2)两者都容纳在对天气不敏感的外壳中，所述装置具有下列特征：
a)传感器载板(1)，具有多个CPV传感器(5)，
b)透镜板(2)，具有与所述CPV传感器(5)的数量对应的数量的透镜，其中所述透镜被安装为在其光轴的区域中与所述CPV传感器(5)的垂直位置平行，
c)被安装为与所述透镜板(2)的位置平行的固定透镜板(3)，
d)与所述CPV传感器(5)的数量对应的数量的点状光源(6)，所述点状光源与所述固定透镜板(3)平行对齐，且其几何中心点是位于其光轴上所述固定透镜板(3)的所述透镜的焦距的距离处，
e)两个装置(12、13)，用于在彼此以直角对齐的两个水平方向中调整所述透镜板(2)，
f)控制单元(9)，用于分析所述CPV传感器(5)的输出讯号，其中所述控制单元(9)根据所述CPV传感器(5)的输出讯号的质量控制所述两个装置(12、13)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，设有另一装置以于垂直方向中调整所述透镜板(2)。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在完成所述透镜板(2)的调整之后，设有用于硅氧树脂密封物质(15)中的无接点式按压的装置。
5.一种用于最优调整CPV模块中的透镜板(2)的方法，所述CPV模块由多个CPV传感器(5)以及多个透镜组成，所述多个CPV传感器(5)设置在传感器载板(1)的表面，所述多个透镜在透镜板(2)中以其焦距的距离而附接在所述多个CPV传感器(5)上方，其中所述传感器载板(1)和所述透镜板(2)两者都容纳在对天气不敏感的外壳中，所述方法具有下列特征：
a)在与传感器载板(1)相对处具有多个CPV传感器(5)，其中可对所述多个CPV传感器(5)施加可设定电压及/或可设定电流，以激发所述多个CPV传感器(5)发光，透镜板(2)可移动地被固定，其中所述透镜板(2)具有与所述CPV传感器(5)的数量对应的数量的透镜，且其中所述透镜被安装为在其光轴的区域中与所述CPV传感器(5)的垂直位置平行，
b)将固定透镜板(3)安装为与所述透镜板(2)的位置平行，其中平行的光束辐射通过此透镜板，且其中象限传感器(4)位于面离所述透镜板(2)的侧部上的所述固定透镜板(3)的所述透镜的焦距的距离处，
c)所述透镜板(2)是由两个装置(12、13)根据彼此垂直的两个水平方向中的方案而被移位，直到利用所述象限传感器(4)使所述透镜板(2)的透镜以及所述CPV传感器(5)的光轴达到最优校准为止。
6.一种用于最优调整CPV模块中的透镜板(2)的方法，所述CPV模块由多个CPV传感器(5)以及多个透镜组成，所述多个CPV传感器(5)设置在传感器载板(1)的表面，所述多个透镜在透镜板(2)中以其焦距的距离而附接在所述多个CPV传感器(5)上方，其中所述传感器载板(1)和所述透镜板(2)两者都容纳在对天气不敏感的外壳中，所述方法具有下列特征：
d)在与传感器载板(1)相对处具有多个CPV传感器(5)，透镜板(2)可移动地被固定，其中所述透镜板(2)具有与所述CPV传感器(5)的数量对应的数量的透镜，且其中所述透镜被安装为在其光轴的区域中与所述CPV传感器(5)的垂直位置平行，
e)固定透镜板(3)被安装为与所述透镜板(2)的位置平行，其中点状光源(6)位于面离所述透镜板(2)的侧部上的所述固定透镜板(3)的所述透镜的焦距的距离处，
f)所述透镜板(2)是由两个装置(12、13)根据彼此垂直的两个水平方向中的方案予以移位，直到利用确认电功率最大产出使所述透镜板(2)的透镜以及所述CPV传感器(5)的光轴达到最优校准为止，其中所述相关CPV传感器(5)的内部结构中随机分布的不均匀性被考虑。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于设有另一装置以于垂直方向中调整所述透镜板(2)。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于在所述透镜板(2)完成调整之后，利用装置执行硅氧树脂密封物质中的无接点式按压。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5707458A (en) * | 1995-05-26 | 1998-01-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Light converging solar module |
| EP2071634A1 (en) * | 2007-12-13 | 2009-06-17 | Atomic Energy Council - Institute of Nuclear Energy Research | Method for aligning a lens array to a solar cell array |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4834805A (en) | 1987-09-24 | 1989-05-30 | Wattsun, Inc. | Photovoltaic power modules and methods for making same |
| JPH06175219A (ja) * | 1992-09-25 | 1994-06-24 | Nikon Corp | カメラシステム |
| JPH1131838A (ja) * | 1997-07-09 | 1999-02-02 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 集光式太陽電池装置 |
| US7619159B1 (en) * | 2002-05-17 | 2009-11-17 | Ugur Ortabasi | Integrating sphere photovoltaic receiver (powersphere) for laser light to electric power conversion |
| KR20060023392A (ko) * | 2004-09-09 | 2006-03-14 | 삼성전자주식회사 | 3차원 영상 표시 장치의 제조 방법 및 그에 사용되는 결합장치 |
| EP1895597A1 (en) * | 2005-06-07 | 2008-03-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Condensing photovoltaic power generation unit and condensing photovoltaic power generation system, and condensing lens, condensing lens structure, and production method of condensing lens structure |
| DE102006034793A1 (de) | 2005-12-30 | 2007-07-12 | Solartec Ag | Testvorrichtung für ein PV-Konzentratormodul; Verfahren zum Testen eines PV-Konzentratormoduls mit Hilfe dieser sowie Herstellverfahren eines mit dieser getesteten PV-Konzentratormoduls |
| DE102006007472B4 (de) | 2006-02-17 | 2018-03-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Photovoltaisches Konzentratormodul mit Multifunktionsrahmen |
| US20080115830A1 (en) * | 2006-11-22 | 2008-05-22 | High Power-Factor Ac/Dc Converter With Parallel Power Processing | Test device for solar concentrator module |
| US8094129B2 (en) * | 2006-11-27 | 2012-01-10 | Microsoft Corporation | Touch sensing using shadow and reflective modes |
| US9029681B1 (en) * | 2010-10-28 | 2015-05-12 | Sandia Corporation | Microsystem enabled photovoltaic modules and systems |
| JP2010034134A (ja) * | 2008-07-25 | 2010-02-12 | Sharp Corp | 集光型太陽光発電装置、集光型太陽光発電装置製造方法、および集光型太陽光発電装置の製造装置 |
| KR101029086B1 (ko) | 2009-08-04 | 2011-04-13 | (주) 파루 | 태양광 추적 장치 및 그 운용방법 |
| CN102177394A (zh) * | 2009-09-14 | 2011-09-07 | 松下电器产业株式会社 | 灯泡形灯 |
| US8866791B2 (en) * | 2010-01-06 | 2014-10-21 | Apple Inc. | Portable electronic device having mode dependent user input controls |
| TWI518736B (zh) * | 2010-03-31 | 2016-01-21 | Ａｔｓ自動模具系統股份有限公司 | 光產生系統及其方法 |
| US20120152308A1 (en) | 2010-12-17 | 2012-06-21 | Greenvolts, Inc | Structurally breaking up a two-axis tracker assembly in a concentrated photovoltaic system |
| US20120266938A1 (en) | 2011-04-25 | 2012-10-25 | Aspect Solar Pte Ltd | Solar tracking system and method for concentrated photovoltaic (cpv) systems |
| US8835746B2 (en) * | 2011-05-27 | 2014-09-16 | Institute Of Nuclear Energy Research, Atomic Energy Council | Device for aligning a concentration photovoltaic module |
| US20130019920A1 (en) * | 2011-07-19 | 2013-01-24 | Amonix, Inc. | Combination solar cell sun sensor for direct alignment of trackers and closed-loop tracking |
| DE202011108836U1 (de) * | 2011-12-08 | 2011-12-29 | Grenzebach Maschinenbau Gmbh | Vorrichtung zur industriellen Herstellung von photovoltaischen Konzentratormodulen |
| US9465429B2 (en) * | 2013-06-03 | 2016-10-11 | Qualcomm Incorporated | In-cell multifunctional pixel and display |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5707458A (en) * | 1995-05-26 | 1998-01-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Light converging solar module |
| EP2071634A1 (en) * | 2007-12-13 | 2009-06-17 | Atomic Energy Council - Institute of Nuclear Energy Research | Method for aligning a lens array to a solar cell array |
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