CN203218301U - 一种太阳能电池高效透镜 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能电池高效透镜，属于聚光式光伏发电系统的聚光装置领域。现有的聚光式太阳能电池中的平面透镜聚光效率低。本实用新型包括本体，本体的上表面是外凸形入光面，从本体的下端口向本体内延伸有一凹形空腔，与凹形空腔接触的本体的内壁面是内凹形出光面；从内凹形出光面的中心到本体的下端口设置有依次相连的多级倒环形台阶；每一级倒环形台阶包括一圆环面和一圆筒内壁面，圆环面和圆筒内壁面连接；外凸形入光面是一光滑的外凸曲面。本实用新型作为一种太阳能电池高效透镜，接收太阳光的角度接近180度，无论是清晨，中午，还是傍晚，该透镜都能聚光，即该透镜能够在0～180度范围内接收到太阳光，并将接收到的太阳光传递给太阳能电池。

Description

一种太阳能电池高效透镜
技术领域
 本实用新型涉及聚光式光伏发电系统的聚光装置技术领域，特别是涉及一种太阳能电池高效透镜。
背景技术
近年来，由于煤、石油、天然气等不可再生能源产品的价格高涨以及各国对环境保护的日益重视，太阳能电池产业开始在世界范围内蓬勃发展。然而，由于晶硅半导体昂贵的价格推高了太阳能电池产品的生产成本，也制约了太阳能电池的推广和应用。
传统的太阳能电池没有使用透镜，即使是设计了聚光装置，其聚光装置中使用的透镜也是平面透镜。即透镜的上表面是一个平面。如聚光式太阳能电池设计了聚光装置，聚光装置中使用的透镜就是平面透镜。现有技术的设计有聚光装置的太阳能电池存在如下不足之处：1、平面透镜的聚光效率低。这种平面透镜接收太阳光的角度为0～90度，只有当电池板正对着太阳的时候，聚光效率才最高。但是，太阳相对于电池板是在不停地变化的。因此，如果是固定式电池板，仅有短暂的时间能达到最佳的聚光效率；如果是安装追踪装置，提高聚光效率，则追踪装置会消耗部分电能，而且增加追踪装置导致太阳能电池结构复杂，可靠性降低，维护费用增高。2、当阴雨天气或者能见度低的时候，太阳能电池的供电效率就很低。3、为了提高太阳能电池的供电效率，需要建造相当大的电池板，这样的话，则聚光式光伏发电系统的造价高昂。随着社会不断地发展和科学技术不断地进步，太阳能电池也在不断地更新换代，在太阳能电池更新换代过程中，人们迫切希望一种太阳能电池高效透镜问世。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的聚光式太阳能电池中的平面透镜聚光效率低的缺陷，满足人们的愿望和太阳能电池的市场需求，提供一种太阳能电池高效透镜，这种太阳能电池高效透镜在使用过程中，接收太阳光的角度接近180度，无论是清晨，中午，还是傍晚，太阳能电池都能接收到相应的太阳能，这种透镜的聚光效率大大提高，使得太阳能电池可提供的电能大大增加；由于优化了透镜的结构，提高了聚光效率，从而可以大幅度减少太阳能电池的使用量，节省大量的太阳能电池生产成本。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能电池高效透镜，包括本体，本体的上表面是外凸形入光面，从本体的下端口向本体内延伸有一凹形空腔，与凹形空腔接触的本体的内壁面是内凹形出光面。
在上述技术方案中，这种太阳能电池高效透镜从所述内凹形出光面的中心到本体的下端口设置有依次相连的多级倒环形台阶。
进一步的，每一级所述倒环形台阶包括一圆环面和一圆筒内壁面，圆环面和圆筒内壁面连接。
进一步的，所述外凸形入光面是一光滑的外凸曲面。
进一步的，制造所述本体选用的材质是各种透明材质。
更进一步的，所述透明材质是光学级透明PC塑胶材料。
由上述一种太阳能电池高效透镜组成的太阳能电池高效透镜组，由多个透镜呈矩阵排列组成，每个透镜包括本体，本体的上表面是外凸形入光面，从本体的下端口向本体内延伸有一凹形空腔，与凹形空腔接触的本体的内壁面是内凹形出光面；从内凹形出光面的中心到本体的下端口设置有依次相连的多级倒环形台阶；每一级倒环形台阶包括一圆环面和一圆筒内壁面，圆环面和圆筒内壁面连接；外凸形入光面是一光滑的外凸曲面。
本实用新型的有益效果是：1、本实用新型包括本体，本体的上表面是外凸形入光面，从本体的下端口向本体内延伸有一凹形空腔，与凹形空腔接触的本体的内壁面是内凹形出光面；从所述内凹形出光面的中心到本体的下端口设置有依次相连的多级倒环形台阶，每一级所述倒环形台阶包括一圆环面和一圆筒内壁面，圆环面和圆筒内壁面连接；所述外凸形入光面是一光滑的外凸曲面。上述结构的本实用新型由于是凸面设计，与平面透镜相比，当太阳倾斜的角度比较大的时候，即当太阳快要落山或太阳刚升起时，平面透镜就接收不到太阳光了，而本透镜由于是凸出的外凸形入光面设计，仍然能够接收0～180度范围内各个方向的太阳光，从而使得太阳能电池能持续产生电能。本实用新型在使用过程中，接收太阳光的角度接近180度，无论是清晨，中午，还是傍晚，该透镜都能聚光，即，该透镜能够在0～180度范围内接收到相应的太阳光，并将接收到的太阳光传递给太阳能电池。所以，本实用新型的聚光效率大大提高，使得太阳能电池可提供的电能大大增加。2、由于优化了透镜的结构，提高了透镜的聚光效率，从而可以大幅度减少太阳能电池的使用量，节省大量的太阳能电池生产成本。3、采用科学的光学设计原理而设计的本实用新型，将太阳光收集到一个小的范围，不但提高了透镜接收太阳光的效率，而且还大幅度提高了太阳能电池的供电效率，即使是阴雨天或能见度不高的情况下，透镜也能接收太阳光，并将接收到的太阳光传递给太阳能电池。特别是在太阳快要落山或太阳刚升起的时候，也能接收到太阳光。本实用新型与平面透镜相比，优势更加明显。4、采用本实用新型，由于优化了太阳光的接收范围，从而大幅度减少了太阳能电池的使用量，所以，能大幅度降低太阳能电池的制造成本。5、本实用新型采用光学级透明PC塑胶材料注塑成型；光学折射采用菲涅尔透镜的折射原理，能收集0～180度范围内的太阳光线。6、当在聚光式光伏发电系统中采用太阳能电池高效透镜组的时候，由于透镜组由多个透镜呈矩阵排列组成，能够使相同面积的太阳能电池的供电效率提高5倍以上，太阳能电池的使用量仅为原来用量的10%以下，从而大幅度提高太阳能电池的供电效率。
附图说明
图1是本实用新型的立体结构示意图；
图2是本实用新型的主视图；
图3是本实用新型的剖视图；
图4是本实用新型的使用状态图；
图5是阵列式太阳能透镜组的主视图；
图1至图5中的附图标记说明：
1——本体；         2——外凸形入光面；       3——内凹形出光面；
4——圆环面；       5——圆筒内壁面；         6——太阳能电池；
7——基板。    
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明，并不是把本实用新型的实施范围局限于此。
实施例一，如图1至图3所示，本实施例所述的一种太阳能电池高效透镜，包括本体1，本体1的上表面是外凸形入光面2，从本体1的下端口向本体1内延伸有一凹形空腔，与凹形空腔接触的本体1的内壁面是内凹形出光面3。从所述内凹形出光面3的中心到本体1的下端口设置有依次相连的多级倒环形台阶。每一级所述倒环形台阶包括一圆环面4和一圆筒内壁面5，圆环面4和圆筒内壁面5连接。这种结构有利于聚集更多的太阳光射到太阳能电池上。所述外凸形入光面2是一光滑的外凸曲面。制造所述本体1选用的材质是各种透明材质。在本实施例中，所述透明材质是光学级透明PC塑胶材料。在本实用新型的其它实施例中，制造所述本体1选用的材质可以是各种透明材质。上述结构的本实施例由于是凸面设计，与平面透镜相比，当太阳倾斜的角度比较大的时候，即当太阳快要落山或太阳刚升起时，平面透镜就接收不到太阳光了，而本透镜由于是凸出的外凸形入光面2设计，仍然能够接收0～180度范围内各个方向的太阳光，从而使得太阳能电池能持续产生电能。本实用新型在使用过程中，接收太阳光的角度接近180度，无论是清晨，中午，还是傍晚，该透镜都能聚光，即，该透镜能够在0～180度范围内接收到相应的太阳光，太阳能电池都能接收到相应的太阳能。所以，本实施例的聚光效率大大提高，使得太阳能电池可提供的电能大大增加。本实施例中所述的方向以图3为准，图3的上方为上，图3的下方为下，图3的左方为左，图3的右方为右。图4也可以是本实施例的使用状态图，太阳光从外凸形入光面2射入本体1，并从内凹形出光面3射出，内凹形出光面3包括多个圆环面4和多个圆筒内壁面5，即，射入本体1的太阳光从多个圆环面4和多个圆筒内壁面5射出，汇集到太阳能电池6上，并在太阳能电池6中产生电能，供用电器使用；太阳能电池6安装在基板7上。太阳能电池装置的其它构件未在图4中示出。
实施例二，如图5所示，本实施例所述的一种太阳能电池高效透镜组，由多个透镜呈矩阵排列组成，多个透镜通过注塑一体成型，在本实施例中，有二十五个透镜呈矩阵排列组成透镜组，每个透镜包括本体1，本体1的上表面是外凸形入光面2，并请参见图3，从本体1的下端口向本体1内延伸有一凹形空腔，与凹形空腔接触的本体1的内壁面是内凹形出光面3；从内凹形出光面3的中心到本体1的下端口设置有依次相连的多级倒环形台阶；每一级倒环形台阶包括一圆环面4和一圆筒内壁面5，圆环面4和圆筒内壁面5连接；外凸形入光面2是一光滑的外凸曲面。制造所述本体1选用的材质是各种透明材质，即，通过注塑一体成型的多个透镜可以由各种透明材质制造而成。在本实施例中，所述透明材质是光学级透明PC塑胶材料。在本实用新型的其它实施例中，通过注塑一体成型的多个透镜可以由各种透明材质制造而成。当在聚光式光伏发电系统中采用太阳能电池高效透镜组的时候，由于透镜组由多个透镜呈矩阵排列组成，能够使相同面积的太阳能电池的供电效率提高5倍以上，太阳能电池的使用量仅为原来用量的10%以下，从而大幅度提高太阳能电池的供电效率。
以上所述仅是本实用新型的两个较佳实施例，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包含在本实用新型专利申请的保护范围内。

Claims (7)

1.一种太阳能电池高效透镜，其特征在于：包括本体（1），本体（1）的上表面是外凸形入光面（2），从本体（1）的下端口向本体（1）内延伸有一凹形空腔，与凹形空腔接触的本体（1）的内壁面是内凹形出光面（3）。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池高效透镜，其特征在于：从所述内凹形出光面（3）的中心到本体（1）的下端口设置有依次相连的多级倒环形台阶。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能电池高效透镜，其特征在于：每一级所述倒环形台阶包括一圆环面（4）和一圆筒内壁面（5），圆环面（4）和圆筒内壁面（5）连接。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池高效透镜，其特征在于：所述外凸形入光面（2）是一光滑的外凸曲面。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池高效透镜，其特征在于：制造所述本体（1）选用的材质是各种透明材质。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能电池高效透镜，其特征在于：所述透明材质是光学级透明PC塑胶材料。
7.由权利要求1-6任一项所述的一种太阳能电池高效透镜组成的阵列式太阳能透镜组，其特征在于：由多个透镜呈矩阵排列组成，每个透镜包括本体（1），本体（1）的上表面是外凸形入光面（2），从本体（1）的下端口向本体（1）内延伸有一凹形空腔，与凹形空腔接触的本体（1）的内壁面是内凹形出光面（3）；从内凹形出光面（3）的中心到本体（1）的下端口设置有依次相连的多级倒环形台阶；每一级倒环形台阶包括一圆环面（4）和一圆筒内壁面（5），圆环面（4）和圆筒内壁面（5）连接；外凸形入光面（2）是一光滑的外凸曲面。
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CN103208554A (zh) * 2013-05-07 2013-07-17 东莞星晖真空镀膜塑胶制品有限公司 一种太阳能电池高效透镜
CN108563032A (zh) * 2018-04-16 2018-09-21 Oppo广东移动通信有限公司 结构光投射器、摄像组件和电子设备
CN113131857A (zh) * 2021-04-20 2021-07-16 安徽秦能光电有限公司 一种曲面光伏组件

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