CN105607238A - 应用于聚光光伏发电的九焦点叠加均匀聚光菲涅尔透镜 - Google Patents

应用于聚光光伏发电的九焦点叠加均匀聚光菲涅尔透镜 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种应用于聚光光伏发电的九焦点叠加均匀聚光菲涅尔透镜，包括八个相同的同心多边扇形单元菲涅尔透镜和一个正八边形单元菲涅尔透镜；八个相同的同心多边扇形单元菲涅尔透镜的第二边首尾依次相连拼接，所述同心多边扇形单元菲涅尔透镜的第二边依次再与所述正八边形单元菲涅尔透镜的第四边紧密连接，第二边与第四边长度相同；九个单元菲涅尔透镜通过光波叠加提高了聚焦光斑能量的均匀性，避免了传统点聚光菲涅尔透镜聚光不均匀形成的局部热点，进而提高了太阳能转换效率和电池寿命。该九焦点叠加均匀聚光菲涅尔透镜具有结构简单、容易实现、成本低等优点。

Description

应用于聚光光伏发电的九焦点叠加均匀聚光菲涅尔透镜
【技术领域】
本发明涉及聚光透镜技术领域，具体涉及一种应用于聚光光伏发电的九焦点叠加均匀聚光菲涅尔透镜。
【背景技术】
光伏发电是太阳能直接利用的一种主要形成，菲涅尔透镜是聚光光伏系统的核心组件之一，其性能的好坏直接影响着整个系统的性能，传统的点聚光菲涅尔透镜由于聚光光斑的能量分布不均匀，入射太阳光经聚光之后在电池表面形成局部热点，局部热点的存在一方面会降低电池转换效率，另一方面会损伤电池，缩短电池使用寿命，导致太阳能光伏发电系统的光电转换效率低。
【发明内容】
针对传统点聚光菲涅尔透镜存在的问题，本发明的目的在于一种应用于聚光光伏发电的九焦点叠加均匀聚光菲涅尔透镜，通过将传统点聚光菲涅尔透镜分解成九个部分，然后再将这九个部分重新组合，根据光的叠加原理来提高聚焦光斑能量分布的均匀性。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
应用于聚光光伏发电的九焦点叠加均匀聚光菲涅尔透镜，包括八个相同的同心多边扇形单元菲涅尔透镜和一个正八边形单元菲涅尔透镜；
所述同心多边扇形单元菲涅尔透镜的透镜面刻录了由小到大的同心圆弧，扇形透镜面包括弧边和第一边、第二边、第三边；与弧边相对的第二边经过同心多边扇形单元菲涅尔透镜同心圆弧的圆心，第二边的两个端点分别与第一边和第三边连接，所述第一边和第三边关于直线L对称，直线L垂直于第二边且经过同心圆弧的圆心；
所述正八边形单元菲涅尔透镜的透镜面包括八个互成135°第四边，内部包含五条同心环带；所述第四边与同心环带的第五条环带相切且与同心环带圆心张角为45°；
八个相同的同心多边扇形单元菲涅尔透镜的第二边首尾依次相连拼接，所述同心多边扇形单元菲涅尔透镜的第二边依次再与所述正八边形单元菲涅尔透镜的第四边紧密连接，第二边与第四边长度相同。
进一步，所述同心多边扇形单元菲涅尔透镜的透镜面由里向外的第二圆弧为半圆，所述第二边经过同心圆弧的圆心，且与第二圆弧的弦完全重合。
进一步，所述的正八边形单元菲涅尔透镜和同心多边扇形单元菲涅尔透镜由点聚焦菲涅尔透镜切割得到。
本发明的优点为：
应用于聚光光伏发电的九焦点叠加均匀聚光菲涅尔透镜，包括八个相同的同心多边扇形单元菲涅尔透镜和一个正八边形单元菲涅尔透镜，九个单元菲涅尔透镜通过光波叠加提高了聚焦光斑能量的均匀性，避免了传统点聚光菲涅尔透镜聚光不均匀形成的局部热点，进而提高了太阳能转换效率和电池寿命。
进一步，聚光光伏发电九焦点叠加均匀聚光菲涅尔透镜只要需要对传统点聚光菲涅尔透镜进行所述裁剪和拼接，无需进行新结构设计，因此透镜结构简单、容易实现，成本较低。
【附图说明】
图1为实施例1聚光光伏发电九焦点叠加均匀聚光菲涅尔透镜的主视图。
图2为实施例1同心多边扇形单元菲涅尔透镜的主视图。
图3为实施例1正八边形单元菲涅尔透镜的主视图。
图4为实施例2正八边形单元菲涅尔透镜的切割示意图。
图5为实施例3同心多边扇形单元菲涅尔透镜的切割示意图。
图中标记：1-聚光光伏发电九焦点叠加均匀菲涅尔透镜，2-同心多边扇形单元菲涅尔透镜，3-第一边，4-第二边，5-第三边，6-正八边形单元菲涅尔透镜，7-第四边，8-点聚光菲涅尔透镜，9-同心多边扇形单元菲涅尔透镜切割线，10-正八边形单元菲涅尔透镜切割线。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例，凡基于上述发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
本实施例所述聚光光伏发电九焦点叠加均匀聚光菲涅尔透镜1的主视图如图1所示。它由如图2所示的八个相同同心多边扇形单元菲涅尔透镜2和一个如图3所示的正八边形单元菲涅尔透镜6拼接而成；所述同单元菲涅尔透镜2的透镜面刻录了由小到大的同心圆弧，所述头镜面为同心多边扇形，包括第一边3、第二边4、第三边5和弧边；所述第二边4的两个端点分别与第一边3和第三边5连接，所述透镜面由里向外的第二圆弧为半圆，所述第二边4经过同心圆弧的圆心，且与第二圆弧的弦完全重合；所述第一边3和第三边5关于直线L对称，所述直线L垂直于第二边4且经过头镜面同心圆弧的圆心。
所述正八边形单元菲涅尔透镜6的透镜面包括八个互成135°第四边7，所述头镜面内部包含五条同心环带；所述第四边7与同心环带的第五条环带相切且与同心环带圆心张角为45°。
所述聚光光伏发电九焦点叠加均匀聚光菲涅尔透镜1由八个相同同心多边扇形单元菲涅尔透镜的第二边4首尾依次相连拼接，所述同心多边扇形单元菲涅尔透镜的第二边4依次再与所述正八边形单元菲涅尔透镜的第四边7紧密连接。
实施例2
本实施例所述的聚光光伏发电九焦点叠加均匀聚光菲涅尔透镜1中的正八边形单元菲涅尔透镜6可以从传统点聚焦菲涅尔透镜8上切割得到，包括以下步骤：
(1)在传统的点聚焦菲涅尔透镜8中心做一个正八边形，所述正八边形的八个边9分别与从圆心向外与第五个环带对应的同心圆相切，如图4所示。
(2)沿着所述正八边形的八个边9将所述正八边形单元菲涅尔透镜6从焦菲涅尔透镜8切割下来。
实施例3
本实施例所述的聚光光伏发电九焦点叠加均匀聚光菲涅尔透镜1中的同心多边扇形单元菲涅尔透镜2均可以从传统点聚焦菲涅尔透镜8上切割得到，包括以下步骤：
(1)重复以上步骤，在传统的点聚焦菲涅尔透镜8中心做一个正八边形，所述正八边形的八个边分别与从圆心向外与第五个环带对应的同心圆相切，调整所述正八边形的角度，使得从所述同心圆圆心的直线刚好和所述正八边形的两个顶角相交于A、B两点，如图5所示。
(2)连接所述正八边形的另外两对顶角EG、FH与所述同心圆环的第三环带相切与C、D两点，如图5所示。所述在AB直线上截得CD段,以保证同心多边扇形单元菲涅尔透镜2的第二边4与所述正八边形的边长相对，如图5所示。
(3)连接所述OE、OF并向所述同心圆园外延伸，以保证所述同心多边扇形单元菲涅尔透镜2的第二边4与同心环带圆心张角为45°，如图5所示。
(4)分别过所述C、D点做所述OE、OF的平行线10，并向所述同心圆园外延伸，如图5所示。
沿所述图5所示正八边形单元菲涅尔透镜切割线10将所述同心多边扇形单元菲涅尔透镜2均可以从传统点聚焦菲涅尔透镜8上切割下来。

Claims (3)

1.应用于聚光光伏发电的九焦点叠加均匀聚光菲涅尔透镜，其特征在于：包括八个相同的同心多边扇形单元菲涅尔透镜(2)和一个正八边形单元菲涅尔透镜(6)；
所述同心多边扇形单元菲涅尔透镜(2)的透镜面刻录了由小到大的同心圆弧，扇形透镜面包括弧边和第一边(3)、第二边(4)、第三边(5)；与弧边相对的第二边(4)经过同心多边扇形单元菲涅尔透镜(2)同心圆弧的圆心，第二边(4)的两个端点分别与第一边(3)和第三边(5)连接，所述第一边(3)和第三边(5)关于直线L对称，直线L垂直于第二边(4)且经过同心圆弧的圆心；
所述正八边形单元菲涅尔透镜(6)的透镜面包括八个互成135°第四边(7)，内部包含五条同心环带；所述第四边(7)与同心环带的第五条环带相切且与同心环带圆心张角为45°；
八个相同的同心多边扇形单元菲涅尔透镜(2)的第二边(4)首尾依次相连拼接，所述同心多边扇形单元菲涅尔透镜的第二边依次再与所述正八边形单元菲涅尔透镜(6)的第四边(7)紧密连接，第二边(4)与第四边(7)长度相同。
2.根据权利要求1所述的应用于聚光光伏发电的九焦点叠加均匀聚光菲涅尔透镜，其特征在于：所述同心多边扇形单元菲涅尔透镜(2)的透镜面由里向外的第二圆弧为半圆，所述第二边(4)经过同心圆弧的圆心，且与第二圆弧的弦完全重合。
3.根据权利要求1所述的应用于聚光光伏发电的九焦点叠加均匀聚光菲涅尔透镜，其特征在于：所述的正八边形单元菲涅尔透镜(6)和同心多边扇形单元菲涅尔透镜(2)由点聚焦菲涅尔透镜(8)切割得到。
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