CN201708741U - 一种用于太阳能聚光光伏发电的聚光匀光器 - Google Patents

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朱伟
王东
李学耕
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Abstract

本实用新型涉及一种用于太阳能聚光光伏发电的聚光匀光器，所述的聚光匀光器的上端为用于聚光的抛物面，下端为用于匀光的匀光器；上下两端组合成一体且中心轴线重合，其中，所述的抛物面的口径大于所述的匀光器的口径。平行或者偏离中心轴的光线经过抛物面收集会聚后反射到用于匀光的反射平板或者导光漏斗，反射平板或导光漏斗将光线经一次或多次反射后投射到电池特定区域。本实用新型的聚光匀光器提高了电池受光均匀度，扩大光伏组件系统接收角度，降低设计，制造和安装精度，且成本低，质量轻，制作简单。同时本实用新型的聚光匀光器也可以直接作为一个独立的聚光系统用于无跟踪低倍太阳能聚光光伏发电。

Description

一种用于太阳能聚光光伏发电的聚光匀光器
技术领域
本实用新型属于太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种用于太阳能聚光光伏发电的聚光匀光器。
背景技术
近年来，太阳能已成为现代社会资源开发的重点，光伏发电在我国受到前所未有的重视，太阳能发电正在成为我国可再生能源一支生力军。其中，对太阳能聚光光伏系统(CPV)的关注和研究发展，将光伏发电带进了一个新的时代。
太阳能聚光光伏系统通过透镜或镜面的聚光作用把一定面积上的阳光几十倍甚至上千倍的会聚在一个狭小的区域(焦斑)投射到高效率的光电池上。通过会聚太阳光，有效地减少了光电池中半导体材料的用量，大幅度降低电池成本。
聚光系统是太阳能聚光光伏系统模组的重要组成部分，在聚光系统中，聚光匀光器必不可少。在目前的聚光系统中，一般采用单纯的复合抛物面或者导光棱镜来收集太阳能。复合抛物面收集太阳光是经过一次反射将偏离的太阳光反射到电池表面，缺点是电池表面受光不均匀；导光棱镜收集阳光是经过多次反射将阳光均匀的反射到电池表面，缺点是在光线比较大角度偏移后光线损失比例大，不能很好的将大角度偏离的光线反射到电池表面，影响电池效率的发挥，一般的导光棱镜由玻璃制造，成本高，质量大。而且上述两种收集装置如果要达到较好的收集效果，安装和制造的精度和设计的要求都比较高。
发明内容
本实用新型提供了一种能够大角度收集太阳光线并有效匀光的用于太阳能聚光光伏发电的聚光匀光器。
一种用于太阳能聚光光伏发电的聚光匀光器，其上端为用于聚光的抛物面，下端为用于匀光的匀光器，上下两端组合成一体且中心轴线重合，其中，所述的抛物面的口径大于所述的匀光器的口径。平行中心轴或者偏离中心轴的光线经过抛物面收集汇聚后反射到匀光器上，经过匀光器的反射后重新投射回光电池上。
所述的聚光匀光器的上端为复合抛物面(CPC)，下端为反射平板，经复合抛物面(CPC)聚光后，太阳辐射会聚到一个平面上并形成一条焦线(或焦带)，并经反射平板进一步反射匀光，适合用于线聚光太阳能光伏发电。复合抛物面(CPC)可根据需要选择使用大口径，以增大对太阳能光线的接收角。
所述的聚光匀光器的上端为旋转抛物面，下端为导光漏斗，经旋转抛物面聚光后，太阳辐射会聚到一个焦点(或焦斑)，并经导光漏斗进一步反射匀光，适合点聚光太阳能光伏发电。旋转抛物面可根据需要选择使用大口径，以增大对太阳能光线的接收角。
所述的反射平板或者导光漏斗的角度可以根据实际需求进行调整，使得偏离光束能重新反射到光电池上受光较弱区域，从而提高电池受光均匀度。
所述的聚光匀光器可由金属或者聚合物复合材料制成，优选采用聚合物复合材料制造，其质量轻，成本低，制作方便。
所述的复合抛物面和反射平板的内壁为反射镜面，以实现最佳的反射效果，可通过镀膜得到反射镜面。
所述的旋转抛物面和导光漏斗的内壁为反射镜面，以实现最佳的反射效果，可通过镀膜得到反射镜面。
本实用新型的聚光匀光器用于太阳能聚光光伏发电时，设于太阳能电池上方并尽可能靠近太阳能电池。太阳光通过菲涅尔透镜或者其他的聚光系统汇聚后偏离中心轴的光线射到抛物面上，经抛物面反射后射到反射平板或者导光漏斗中，经过反射平板或导光漏斗反射到电池特定区域。
本实用新型的用于太阳能聚光光伏发电的聚光匀光器也可以作为一个独立的聚光系统直接用于无跟踪低倍聚光光伏发电。太阳光在一定的聚光角度范围内入射到抛物面上，经抛物面反射后形成一条焦线或者焦斑射到反射平面或者导光漏斗中，经过反射平面或者导光漏斗进一步反射到电池特定区域。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
(1)通过聚光匀光器的聚光和匀光作用，使阳光能更加均匀的投射到电池表面，解决了电池受光不均匀的问题。
(2)通过复合抛物面或者旋转抛物面的聚光，能使偏离中心轴较大的光束被收集投射回电池表面，大幅度的扩大系统模组对太阳光的接收角度，减少因光线偏移带来的效率损失。
(3)由于聚光匀光器的存在，能够大角度的收集匀化太阳光，所以大幅度的降低了系统设计，制造和安装的精度要求。
(4)本实用新型聚光匀光器成本低，质量轻，制作简单。
附图说明
图1是本实用新型的聚光匀光器的一种实施方式的结构图；
图2是本实用新型的聚光匀光器的另一种实施方式的结构图；
图3是采用本实用新型的聚光匀光器时对偏离中心轴光线追迹模拟图。
图4是现有技术普遍采用的聚光器辐照度曲线示例；
图5是本实用新型的聚光匀光器辐照度曲线示例。
具体实施方式
下面结合实施例和附图来详细说明本实用新型，但本实用新型并不仅限于此。
如图1所示，一种用于太阳能聚光光伏发电的聚光匀光器，由上端的复合抛物面1和下端的反射平板2构成，复合抛物面1用于会聚光线，反射平板2用于反射匀光，复合抛物面1和反射平板2的中心轴线重合，两者组合在一起。偏离中心轴或者处于聚光角度范围内的光束6经过复合抛物面1收集会聚后，反射到反射平板2，反射平板2将光束6重新反射回光电池3；平行于中心轴入射的光线其边缘光线会经过复合抛物面1和反射平板2的反射，同样反射到电池表面受光较弱的区域。
如图2所示，一种用于太阳能聚光光伏发电的聚光匀光器，由上端的旋转抛物面4和下端的导光漏斗5构成，旋转抛物面4用于会聚光线，导光漏斗5用于反射匀光，旋转抛物面4和导光漏斗5的中心轴线重合，两者组合在一起。偏离中心轴或者处于聚光角度范围内的光束6经过旋转抛物面4收集会聚后，反射到导光漏斗5，导光漏斗5将光束6重新反射回光电池3。平行于中心轴入射的光线其边缘光线会经过旋转抛物面4和导光漏斗5的反射，同样反射到电池表面受光较弱的区域。
匀光的实现过程：针对光电池3部分区域受光不均匀，通过调整复合抛物面1(或旋转抛物面4)的参数、尺寸和反射平板2(或者导光漏斗5)的角度、长短尺寸，经过抛物面和反射平板(或者导光漏斗)的收集反射，最后将偏离光束6重新反射到光电池3上受光较弱区域，提高电池受光均匀度，起到匀光作用。
本实用新型的用于太阳能聚光光伏发电的聚光匀光器的聚光和匀光效果如图3所示：偏移中心轴的光线经过抛物面汇聚反射到反射平板或者导光漏斗，最后反射到电池，使电池受光均匀。
图4为现有技术中普遍采用的聚光器辐照度曲线示例，图5为本实用新型的聚光匀光器辐照度曲线示例。其中，横坐标均为光电池宽度，单位为毫米(mm)；纵坐标均为辐照度，单位为瓦/平方米(W/m2)。对比图4和5，可以明显看出，采用本实用新型的聚光匀光器，阳光能更加均匀的投射到电池表面，大大提高了电池受光均匀度。

Claims (6)

1.一种用于太阳能聚光光伏发电的聚光匀光器，其特征在于：所述的聚光匀光器的上端为用于聚光的抛物面，下端为用于匀光的匀光器，上下两端组合成一体且中心轴线重合，其中，所述的抛物面的口径大于所述的匀光器的口径。
2.如权利要求1所述的聚光匀光器，其特征在于：所述的聚光匀光器的上端为复合抛物面，下端为反射平板。
3.如权利要求1所述的聚光匀光器，其特征在于：所述的聚光匀光器的上端为旋转抛物面，下端为导光漏斗。
4.如权利要求1所述的聚光匀光器，其特征在于：所述的聚光匀光器由金属或者聚合物复合材料制成。
5.如权利要求1所述的聚光匀光器，其特征在于：所述的复合抛物面和反射平板的内壁为反射镜面。
6.如权利要求1所述的聚光匀光器，其特征在于：所述的旋转抛物面和导光漏斗的内壁为反射镜面。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102157593A (zh) * 2011-01-25 2011-08-17 普尼太阳能(杭州)有限公司 一种聚光发电系统
CN103997293A (zh) * 2014-06-11 2014-08-20 成都聚合科技有限公司 一种聚光太阳能发电导光汇聚漏斗

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