CN204392161U

CN204392161U - 太阳能集光装置

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Publication number: CN204392161U
Application number: CN201420869657.7U
Authority: CN
Inventors: 汪匀民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2014-12-31
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2024-12-31

Abstract

本实用新型为一种太阳能集光装置，用以将一太阳光源的光线集中到一光能转换单元，以提高所述光能转换单元的进光量，所述光能转换单元具有一受光面，所述受光面位于一基准平面上，其特征在于，所述太阳能集光装置包括：至少两个反射装置，用以将所述太阳光源的光线反射于所述受光面上，两个所述反射装置分别设置于所述受光面相对的两侧边，两个所述反射装置分别具有多个彼此相互连接的反射面，其中每一所述反射面分别具有不同的相对于所述基准平面的倾斜角度，并且每一所述反射面的相对倾斜角度系布置成使得各所述反射面能够分别地将所述太阳光源的光线反射于所述光能转换单元的所述受光面上。藉此，达到了提高太阳能集光装置的集光效率的功效。

Description

太阳能集光装置

技术领域

本实用新型为一种太阳能集光装置，特别是指一种用于太阳能电池或聚光式太阳能热发电系统上以提高太阳能发电效率的太阳能集光装置。

背景技术

目前太阳能发电技术是以太阳能电池为主流，但目前太阳能电池发电面临最大的问题，在于太阳能电池的光电转换效率不佳，造成发电效能不足的问题，以致于传统的太阳能发电系统必须使用大量的太阳能电池板产生电流，因此造成系统成本高昂_。

为解决太阳能电池转换效率不佳的问题，现有的太阳能发电系统一直设法改进太阳能电池的材料与工艺技术以期望提高其转换效率，然仍难有突破性的进展。采用III、V族材料以多层结构方式虽其转换效率较高，然因其所需搭配的菲涅尔透镜(fresnel lens)及双轴追日系统要求的精度均极高，否则其有效放大倍率将陡降，故而其成本仍是偏高。是以，近来逐渐有以反射板或透镜等集光装置搭配追日之方式以提高硅材太阳能电池之光通量使其增效。

除了太阳能电池外，近年来聚光太阳能热发电(或称聚焦型太阳能热发电：Concentrated solar power，缩写：CSP)亦蓬勃发展中。CSP是一个集热式的太阳能发电系统。它使用反射镜或透镜，利用光学原理将较大面积的阳光汇聚到一个相对细小的集光区中，令太阳能集中，在发电机上的集光区受太阳光照射而升高温度，由光热转换原理将太阳能转换化为热能，热能再通过热机(通常是蒸汽涡轮发动机)做功驱动发电机，从而产生的电力。

在上述的太阳能电池发电系统，或聚光太阳能热发电(CSP)系统中，通常多采用反射板作为聚集太阳光能的技术手段。如图13所示，为一个常用反光式太阳能集光装置的模型，用以揭示其基本构造及原理。常用的反光式太阳能集光装置主要构造为在一光能转换单元1的侧边设置上多个倾斜的反射板3，利用反射板3将一太阳光源的光线反射于光能转换单元1的受光面2上，藉由反射板3的反射作用，能够将光能转换单元1的受光面2的范围以外的光线反射到光能转换单元1的受光面2上。

常用的反光式太阳能集光装置的集光效率，可定义为集光装置的有效集光区域的面积相对于光能转换单元1受光面2的面积，当各个反射板3组合起来的有效集光区域的面积(即各个反射板3顶端的开口所围绕起来的面积)越大，则能够将更多的太阳光源的光线集中到光能转换单元1的受光面2上，而提高光能转换单元1的有效进光量，因此若要增加集光装置的集光效率，便必须增加反射板3的有效集光区域的面积，方能够将更大范围的光线集中到光能转换单元1的受光面2上。

图13所示为一对反射板3以向上且同时朝外倾斜的方向安装于光能转换单元1的受光面2的周围，当光能转换单元1的受光面2面向太阳时，太阳光源的光线会沿着光轴a的方向照射于光能转换单元1的受光面2，且光轴a和受光面2相互垂直。由于太阳可视为一无限远的光源，所以投射于反射板3的反射面的入射光线L1的行进方向也可视为和光轴a相互平行。光线L1经由反射板3反射后会形成一个投射于受光面2的反射光线L2，由反射原理，光线照射于平面上的入射角和反射角会相等，因此光线L1和反射板3反射面的夹角θ1亦会等于反射光线L2和反射板3的反射面之间的夹角θ2。当反射板3的反射面为平面状时，从反射板3的反射面每一个位置反射出去的光线角度都会和反射光线L2的角度相同。

然而，随着太阳光照射于反射板3的位置越接近反射板3的上端，被反射板3反射的光线投射于受光面2上的位置会越往远离该受光面2与该反射板3相交会处的另一端靠近，因此当反射板3的高度H超过一定高度，反射板3所反射的光线的投射点位置便落于受光面2的外侧。如图13所示，图中标示反射光线L4表示为从反射板3最顶端边缘位置入射的光线L3被该反射板3反射后投射于受光面2最边缘位置的反射光线的路径，因此当反射板3的高度大于图13中所标示反射光线L4和反射板3交会的高度位置时，该部分反射板3所反射的光线便会位于反射光线L4的外侧，亦即反射的光线会落于受光面2的外侧，而无法投射在光能转换单元1的受光面上，而无法供光能转换单元1发电。

如图13所示，由于反射板3高度高于和反射光线L4交会点以上的部分为无效的反射面，因此从光能转换单元1的受光面2一直到反射板3与反射光线L4交会点之间的高度定义为有效集光高度H，而将两个反射板3位于两交会点之间的间距定义为有效集光宽度W。从上述模型可知，如果反射板3的有效集光宽度W越大，则集光装置的集光效率越高，因此唯有透过改变反射板3与受光面2的相对倾斜角度α才能够使反射板3的有效集光宽度W增加。

进一步就常用反光式太阳能集光装置的模型加以分析，如图13所示，透过光线反射原理可知入射光线L1与反射面3之夹角θ1会和反射光线L2与反射面3之夹角θ2相等，因此若反射板3和受光面2的相对倾斜角度α等于45度的状态下，反射光线L2的反射路径会和入射光线L1呈90度夹角，以致于反射光线L2会和受光面2相互平行而无法被投射在受光面2上。而当反射板3和受光面2的相对倾斜角度α超过45度之后，反射板3所反射的反射光线L2开始投射于受光面2之上。

如图14A及图14B所示，揭示反射板3和受光面2相对倾斜角度α对于有效集光高度H与有效集光宽度W的影响。其中可发现当光能转换单元1的受光面2宽度固定的情形下，当反射板3和受光面2相对倾斜角度α逐渐增加(即反射板3从接近45度倾斜状态逐渐变化为接近90度的状态)，反射板3的有效集光宽度W会逐渐增加，但有效集光高度H也会随之增加。同时，从图14A至图14B的变化可知，当反射板3与受光面2的相对倾斜角度α增加时，有效集光宽度W增加的幅度会逐渐地小于有效集光高度H的增加幅度，甚至于在反射板3和受光面2的相对倾斜角度α大约在大于75度以后，有效集光高度H随着相对倾斜角度α增加的变化速度会急剧增加，因此造成有效集光高度H和有效集光宽度W比率悬殊的状况。

因此，在常用的反光式太阳能集光装置的有效集光宽度W的增加幅度受到其几何形状的限制，而无法大幅增加，否则将面临反射板3的高度过高，导致集光装置体积庞大，且提高了设置成本降低其实用性。

故如何藉由反射板3结构设计的改良，来提高太阳能集光装置的集光效率，以克服上述的缺失，已成为该项事业所欲解决的重要课题之一。

实用新型内容

本实用新型实施例在于提供一种太阳能集光装置，其所欲解决的问题在于解决常用的以反射板作为集光技术手段的太阳能集光装置增加有效集光宽度时会导致反射板高度急速增加，致使反射板的集光效率受限而无法提升的问题。

本实用新型采用技术手段，系为将反射板的反光面由多个相互连接的反光面组合而成，各个不同的反光面被布置成和一光能转换单元的受光面的夹角各自不同的倾斜角度，并且使得每一个反光面可将垂直于受光面的太阳光源的光线反射后投射在反光面的相同投射区域中，使得各该反光面所投射的光线集中在所述光能转换单元的受光面上。

本实用新型实施例，主要包括：一光能转换单元、及至少两个反射装置。所述光能转换单元可为一太阳能电池板，或者为一用于聚光太阳能热发电(CSP)系统使用的光热转换装置，该光能转换单元具有一受光面，所述两个反射装置分别设置于所述受光面相对的两侧边，两个所述反射装置分别具有多个彼此相互连接的反射面，其中每一所述反射面与所述受光面之间分别具有不同相对倾斜角度，且每一所述反射面与受光面的相对倾斜角度介于45度至90度范围内，其中每一所述反射面分别具有不同的反射面高度以及倾斜角度，并且每一所述反射面的高度及倾斜角度系布置成使得各该反射面能够分别地将所述太阳光源的光线反射于所述光能转换单元的所述受光面上的同一投射区域中。

本实用新型实施例，提供了一种太阳能集光装置，用以将一太阳光源的光线集中到一光能转换单元，以提高所述光能转换单元的进光量，所述光能转换单元具有一受光面，所述受光面位于一基准平面上，其特征在于，所述太阳能集光装置包括：至少两个反射装置，用以将所述太阳光源的光线反射于所述受光面上，两个所述反射装置分别设置于所述受光面相对的两侧边，两个所述反射装置分别具有多个彼此相互连接的反射面，其中每一所述反射面分别具有不同的相对于所述基准平面的倾斜角度，并且每一所述反射面的相对倾斜角度系布置成使得各所述反射面能够分别地将所述太阳光源的光线反射于所述光能转换单元的所述受光面上。

其特征在于，每一个所述反射装置的多个所述反射面分别具有不同的反射面高度以及各所述反射面相对于所述基准平面的倾斜角度，并且每一所述反射面的高度及倾斜角度系布置成使得各所述反射面能够分别地将所述太阳光源的光线反射于所述光能转换单元的所述受光面上的同一投射区域中。

其特征在于，每一个所述反射装置的多个所述反射面将所述太阳光源的光线反射形成的反射光线投射于所述受光面上所形成的所述投射区域至少涵盖所述受光面的一侧边缘至所述受光面的中央位置的范围。

其特征在于，多个所述反射面将所述太阳光源的光线反射形成的反射光线投射于所述受光面上所形成的所述投射区域涵盖所述受光面的全部范围。

其特征在于，每一所述反射面相对于所述受光面的相对倾斜角度分别介于45度至90度的角度范围内，且每一个所述反射装置的多个所述反射面之中，最邻近于所述受光面的所述反射面具有最小的倾斜角度，且最远离所述受光面的所述反射面具有最大的倾斜角度，且每一所述反射面的倾斜角度小于和所述反射面相邻的下一所述反射面相对于所述基准平面的倾斜角度；且每一所述反射面的倾斜角度等于或小于和所述反射面相邻的下一所述反射面的光线反射路径与所述基准平面的相对倾斜角度。

其特征在于，每一所述反射装置的多个所述反射面的倾斜角度符合下列关系：α_n<α_n+1，且α_n≦θ_n+1，且45°<α<90°，其中α代表每一所述反射面与所述基准平面的相对倾斜角度，θ代表所述太阳光源的光线投射于每一个所述反射面上所形成的光线反射路径与所述基准平面的相对倾斜角度，n代表所述反射装置中每一所述反射面以邻近于所述受光面的一端朝向远离所述受光面的方向排序的顺序，且n为大于或等于1且小于每一个反射装置中所具有所述反射面的总数的正整数。

其特征在于，所述反射装置包括有两个设置于所述受光面的相对两侧边的第一反射装置，以及设置于所述受光面的另外相对的两侧边的两个第二反射装置，所述第一反射装置和第二反射装置以十字形状排列。

其特征在于，每一所述第一反射装置和相邻的所述第二反射装置相间隔处分别设置有一辅助集光装置。

其特征在于，所述辅助集光装置为多个连接于相邻的所述第一反射装置与所述第二反射装置彼此相邻的两侧边之间的圆弧状反射罩。

其特征在于，所述辅助集光装置为多个设置于所述第一反射装置与所述第二反射装置上方的聚光透镜。

其特征在于，每一个所述反射装置的多个所述反射面分别具有不同的反射面高度以及各所述反射面相对于所述基准平面的倾斜角度，并且每一所述反射面的高度及相对倾斜角度系布置成使得各所述反射面能够分别地将所述太阳光源的光线反射于所述光能转换单元的所述受光面上的不同投射区域中，且每一所述反射面所形成的投射区域共同地涵盖所述受光面的全部面积。

其特征在于，每一个所述反射装置由一至少一板体及至少一设置于所述板体的背面的支架所构成，其中多个所述反射面设置于所述板体的正面。

其特征在于，每一个所述反射装置设置于一基底上，所述基底设置有多个凹槽，所述凹槽的侧面设有反光材料以构成所述反射装置的多个所述反射面。

其特征在于，所述光能转换单元为一太阳能电池板或一光热转换装置。

本实用新型实施例中，每一个反射装置的多个反射面中，最邻近于受光面的反射面具有最小的倾斜角度(但此一倾斜角度大于45度)，而最远离受光面的末端的反射面具有最大的倾斜角度(但此一最末端的反射面的倾斜角度小于90度)，且每一个反射面的倾斜角度小于和所述反射面相邻的下一个反射面的倾斜角度。

本实用新型的有益效果在于，由于反射装置由多个不同倾斜角度的反射面所组成，因此使得本实用新型的反射装置可以突破常用的由单一倾斜角度的反射面构成的反射板装置，其反射板的顶端开口的宽度受限于反射板与受光面的夹角，以及光能转换单元受光面宽度的限制，而达到在有限的反射板高度之下增加反射板顶端开口宽度，以提高反射装置有效集光区域的面积，达到提高太阳能集光装置的集光效率的功效。

为使能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制者。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的太阳能集光装置的构造示意图。

图2为本实用新型第一实施例的太阳能集光装置的立体分解图。

图3为本实用新型第一实施例的太阳能集光装置的俯视图。

图4为本实用新型第二实施例的太阳能集光装置的俯视图。

图5为本实用新型第三实施例的太阳能集光装置的俯视图。

图6为本实用新型第三实施例的太阳能集光装置的立体组合图。

图7为本实用新型第四实施例的太阳能集光装置的组合剖视图。

图8为本实用新型第五实施例的太阳能集光装置的构造示意图。

图9为本实用新型第六实施例的太阳能集光装置的俯视图。

图10为本实用新型第六实施例的太阳能集光装置的立体组合图。

图11为本实用新型第七实施例的太阳能集光装置的俯视图。

图12为本实用新型第七实施例的太阳能集光装置的构造示意图。

图13为常用的太阳能集光装置的构造示意图。

图14A及图14B为常用的太阳能集光装置的反射板倾斜角度与有效集光高度变化情形的构造示意图。

[图的符号简单说明]：

光轴 a

有效集光高度 H

有效集光宽度 W

反射光线倾斜角度 θ

入射光线与反射面之夹角 θ1

反射光线与反射面之夹角 θ2

相对倾斜角度 α

入射光线 L1

反射光线 L2

入射光线 L3

反射光线 L4

光线反射路径 r1

光线反射路径 r2

光线反射路径 r3

光线反射路径 r3’

光能转换单元 1

受光面 2

反射板 3

光能转换单元 10

受光面 11

基准平面 12

中心线 13

反射装置 20

第一反射装置 20A

第二反射装 20B

反射面 21

板体 22

支架 23

基底 30

凹槽 31

辅助集光装置 40

聚光透镜 50

具体实施方式

(第一实施例)

如图1至图3所示，为一具有本实用新型之太阳能集光装置的太阳能发电装置，其主要包括：一光能转换单元10，及至少两个反射装置20。其中，所述光能转换单元10可为一太阳能电池板，或者为一用于聚光太阳能热发电(CSP)系统使用的光热转换装置(例如吸热板)，该光能转换单元10具有一受光面11，且该受光面11位于一基准平面12上，一太阳光源的光线可直射于该受光面11上，或者经由所述反射装置20将该太阳光源的光线反射于该受光面11上，再经由光能转换单元10将所述太阳光源的光线转换为电能或热能，以产生电力。

图1是用来说明本实用新型之太阳能集光装置的基本原理及架构，本实用新型第一实施例的太阳能集光装置至少具有两个所述反射装置20，该两个反射装置20分别设置于光能转换单元10的受光面11相对的两侧边。该两个反射装置20分别具有多个彼此相互连接的反射面21，用以将一太阳光源的光线反射至光能转换单元10的受光面11上。

为便于说明起见，本说明书后续说明中，将提及的反射面21的高度、反射面21的倾斜角度以及反射光线的投射区域等用词定义如下。本说明书中，以下所述及的反射面21高度，系定义为从反射装置20的侧面视角观察，每一个不同的反射面21沿着与受光面11垂直的方向量测其两侧端点之间的间距。而所述反射面21的倾斜角度，则定义为每一个反射面21和所述受光面11安装的基准平面12之间的夹角。而所述投射区域，则定义为所述太阳光源和所述受光面11垂直的状态下，太阳光源的光线经由所述反射面21反射后，投影于受光面11上时所形成的光线投影范围。

本实用新型的反射装置20的主要特征，在于每一所述反射面21分别具有不同的反射面高度以及倾斜角度，并且各个不同的反射面21系藉由不同反射面高度及倾斜角度的布置，使得各个不同的反射面21能够共同地将垂直于受光面11的太阳光源的光线反射于光能转换单元10的受光面11上的同一投射区域中。同时，如图2及图3所示，本实用新型的反射装置20的每一个反射面21，系为和光能转换单元10的受光面11的宽度相同，因此使得各个反射面21所反射的光线能够以和受光面11的侧边垂直的方向将光线反射于受光面11上，而在受光面11上形成矩形的光线投射区域。

本实用新型的反射装置20将各反射面21设计成和受光面等宽的矩形平面的主要目的，在于可以使得每一个反射面21所反射的光线都能够在受光面11上形成矩形的光线投射区域，以使得各个反射面21所反射的光线能够均匀地分布于受光面11上。

如图1所示，由于每一个反射面21所形成的投射区域是和每一个反射面的倾斜角度以及高度相关，因此本实用新型的反射装置20透过将每一个反射面21布置成具有不同的高度与倾斜角度的方式，达到将每一个反射面21所形成的投射区域共同地位于受光面11上相同区域中(亦即每一个反射面21所形成的投射区域相互重叠)。

以下进一步说明本实用新型的反射装置20的反射面21的具体布置方式，如图1所示，由于光线反射原理，每一个反射面21的倾斜角度必须介于45度至90度之间，才能够使得与受光面11相垂直的太阳光源的光线反射于受光面11上，因此本实用新型每一个反射面21的倾斜角度系设计成介于45度至90度之间的角度。

如图1所示实施例中，每一个反射装置20分别具有三个不同的反射面21，然而在此必须强调，本实用新型的反射装置20的反射面21数量并不限于图1所示实施例所揭露的反射面21数量所限制，其可依据需求增加或减少反射面21的数量。同时反射装置20的每一个反射面21可以为平面状的反射面，当反射面21为平面状时，可以达到最为平均的光线反射效果，使得被反射面21所反射的光线能够以平均的强度投射在受光面上。然而若反射面21为略带曲度的弧形，或者是波浪面等形状也是本实用新型的反射面21可采用的选项，然而在此必须说明，若反射面21采用弧形面或波浪面，其反射面的曲度必须控制在不会造成在光能转换单元10的受光面11上聚焦的情形，以避免反射光线在受光面11上集中，造成热集中现象。

如图1及图2所示，本实用新型第一实施例的反射装置20的每一个反射面21系呈平面状，因此依据光线反射原理，投射在同一个反射面21上的每一个不同位置处的光线都会被该反射面21以相同的角度反射，因此如图1所示，图中以虚线r3、和虚线r3’标示太阳光源的光线投射于反射装置20中排序为第三的反射面21的上缘及下缘位置时所形成的光线反射路径，依据光线反射原理可知，由于该反射面21为一平面，且投射于该反射面21上各个位置处的太阳光源的光线可视为相互平行的光线，因此使得太阳光源的光线经由同一反射面21所反射的光线行进路径会相互平行，因此使得图中所示虚线r3、和虚线r3’也会呈相互平行状态。

同时，图1中所标示虚线r1表示多个反射装置20中邻接于受光面11的第一个反射面21的光线反射路径，而虚线r2表示排列于第二顺序位置的反射面21所反射光线的行进路径。

本实用新型反射装置20的各个反射面21的光线反射路径的布置方式，是让每一个反射面21所反射的光线都共同地投射于所述受光面11上相同的投射区域中，同时避免每一个反射面21干涉到连接于该反射面21后面的另一个反射面的光线反射路径。本实用新型的第一实施例中，每一个反射面21所反射光线形成的投射区域是涵盖整个受光面11的面积，而且如图1所示，为使得每一个反射面21的光线反射效率达到最佳化，本实用新型将每一个反射面21的倾斜角度及高度调整成使得各个反射面的上缘及下缘所反射光线的行进路径正好分别通过受光面11的两侧边缘位置，例如图1所示反射装置中，排列顺序为第3的反射面上缘及下缘的光线反射路径r3及r3’分别对齐于受光面11的两侧边缘，因此使得该排列顺序为第三的反射面21所反射光线形成的投射区域正好涵盖整个受光面11。

此外，为避免每一个反射面21所反射的光线受到其它反射面21的干涉，造成光线损失情形，本实用新型每一个反射面21的倾斜角度必须布置成使得每一个反射面21的倾斜角度等于或小于各个反射面21的上缘所邻接的另一反射面21所反射光线的光线反射路径的倾斜角度，例如图1所示，其中反射装置20与受光面11邻近的一端起算第一顺序位置的反射面21的倾斜角度系等于或小于排序第二的反射面的光线反射路径的倾斜角度，如图所示，该实施例中排序第二的反射面21的光线反射路径r2的倾斜角度系布置成与排序第1的反射面的倾斜角度相等的状态，因此使得排序第二的反射面21的反射光线能够以接近平贴于排序第一的反射面21的表面的方向投射于受光面11上。而图中排序第三的反射面21，其倾斜角度的布置也依照同样方式，布置成使得排序第三的反射面21的光线反射路径r3及r3’的倾斜角度大于排序第二的反射面21的倾斜角度的方式，使得排序第三的反射面21的光线反射路径可不受排序第二的反射面所干涉。

因此本实用新型的反射装置20的各个反射面21的倾斜角度布置方式可以归纳出下列关系：

1、首先，反射装置20的每一个反射面21的倾斜角度变化区间是介于45度至90度的角度范围内。

2、每一个反射装置20的多个反射面21中，最邻近于受光面11的反射面21具有最小的倾斜角度(但此一倾斜角度大于45度)，而最远离受光面11的末端的反射面21具有最大的倾斜角度(但此一最末端的反射面21的倾斜角度小于90度)，且每一个反射面21的倾斜角度小于和所述反射面21相邻的下一个反射面21的倾斜角度。

3、每一个反射装置20的多个反射面21当中，每一个反射面21的倾斜角度等于或小于和所述反射面21相邻的下一个反射面21的光线反射路径的倾斜角度。

上述连接关系，可以符合下列关系式：α_n<α_n+1，且α_n≦θ_n+1，且45°<α<90°，其中各代号代表意义如下：

α：代表每一个反射装置20的各个反射面21与基准平面12的相对倾斜角度；

θ：代表太阳光源的光线投射于每一个反射面21上所形成的光线反射路径的倾斜角度；

n：代表反射装置20中每一个反射面21以邻近于所述受光面11的一端朝向远离所述受光面11的方向排序的顺序，且n为大于或等于1且小于每一个反射装置20中所具有反射面21的总数的正整数。

从图1中可了解本实用新型使用的反射装置20的每一个反射面21的倾斜角度及反射面高度布置方式的技术原理，本实用新型的反射装置20透过将多个不同的反射面21以上述方式组合布置，能够使得反射装置20能够突破常用的由单一倾斜角度的反射面构成的反射板装置，其反射板的顶端开口的宽度受限于反射板与受光面的夹角以及光能转换单元受光面宽度的限制，而达到在有限的反射板高度之下增加反射板顶端开口宽度，以提高反光装置有效集光区域的面积，达到提高太阳能集光装置的集光效率的功效。

如图2所示为本实用新型第一实施例的反射装置的具体结构的立体图，图2所示实施例中，包括有两对反射装置20分别设置在光能转换单元10的四个侧边，每一个反射装置20由一至少一板体22，及至少一设置于所述板体的背面的支架23所构成，该板体22系为与光能转换单元10的受光面11等宽的板体，且藉由支架23设置在光能转换单元10的受光面11的四个侧边。如图3所示，本实用新型第一实施例的四个反射装置20设置在光能转换单元10的受光面11的四周，因此当以俯视角度观察四个反射装置20是以十字形状排列，同时该实施例中每一个反射装置20分别具有相同的宽度与高度。

第一实施例的太阳能集光装置由于四个反射装置20分别设置在光能转换单元10的两个相对的侧边上，因此可提供两个轴向的集光功效，因此适合搭配双轴向(即俯仰及旋转两轴向)的太阳能追日系统使用。

(第二实施例)

如图4所示，为本实用新型第二实施例，本实用新型第二实施例的太阳能集光装置系包含了四个反射装置20设置在一矩形的光能转换单元10的四个侧边。同时，该四个反射装置20中，又可分为一对高度较高的第一反射装置20A，以及一对高度较低的第二反射装置20B。其中该两个第一反射装置20A是设置在光能转换单元10的相对的两侧边，而高度较低的两个第二反射装置20B是设置在光能转换单元的另外两相对的侧边。

第二实施例的第二反射装置20B的高度低于第一反射装置20A的高度。此种搭配方式适用于单轴追日系统；或于土地成本高昂之都会区之小电站，因场地形状、大小之限制为求最大发电量，可采双轴追日以此种搭配方式，增加其布列时的选择弹性。

(第三实施例)

如图5及图6所示，为本实用新型第三实施例，第三实施例中，包括有两个反射装置20，及一光能转换单元10，其中该两个反射装置20系安装在光能转换单元10的相对的两侧边。

本实用新型第三实施例的反射装置20仅设置在光能转换单元10的两侧边，因此仅具有在光能转换单元10的受光面11的单一方向的集光功效，因此适合搭配仅具有单一轴向的追日系统的太阳能发电系统使用，或将反射装置20沿着南北向排列，固定不追日。此外如图6所示，第三实施例中由于仅有在光能转换单元10的两侧边设置反射装置20，因此能够以多组光能转换单元10及多组反射装置20以侧面并排方式设置，组合成为大面积的光能转换系统。

(第四实施例)

如图7所示，系为本实用新型的第四实施例，本实用新型第四实施例主要针对反射装置20的制造成型方式加以变化。如图7所示，本实用新型第四实施例的太阳能集光装置包括有：一基底30、多个光能转换单元10，及多个设置在基底30上的凹槽31与反射装置20。其中各该凹槽31从基底30的上表面贯穿到下表面，所述多个光能转换单元10是设在基底30上位于各该凹槽31的开口处。同时所述多个反射装置20是分别设置在多个凹槽31的两侧壁面。所述基底30可以为发泡材料、塑料、木材、金属、或各种复合材料(如玻璃纤维补强材)，…等易于塑形的材料制成，且所述的多个反射装置20是将反射面21直接成形在各个凹槽31的侧壁，然后再于侧壁设置反光层(如反射膜、反射片、电镀层)等，以形成所述多个反射面21。

本实用新型第四实施例采用不同制造方法制成所述反射装置20，然而其基本原理与前述各实施例的反射装置的原理及功用均为相同，且可与前述各实施例的技术手段相结合运用。

(第五实施例)

如图8所示，为本实用新型第五实施例，第五实施例的主要特征，反射装置20的每一个反射面21将太阳光源的光线反射后于光能转换单元10的受光面11上所形成的投射区域仅涵盖受光面11一半的区域。如图8所示实施例中，位于图中所标示受光面11的中心线13右侧的反射装置20的各个反射面21所反射的光线系投射于受光面11的左侧边缘至中心线之间的区域，而中心线13左侧的反射装置20的各个反射面21所反射的光线所形成的投射区域，是涵盖受光面11右侧边缘至其中心线13之间的区域，因此使得该受光面11位于中心线13两侧的区域分别由不同的反射装置20的反射面21所投射光线所涵盖。

该实施例揭示本实用新型的太阳能集光装置可以采用由不同的反射装置20分别涵盖光能转换单元10的受光面11上不同区域的方式，来达成集光的功效。藉由此一方法，可使得光能转换单元10的受光面11各区域的进光强度更为平均。

同时，从该实施例可知，本实用新型的太阳能集光装置的反射装置20的每一个反射面21的倾斜角度与高度的布置，也可进一步布置成使得各该反射面21能够分别地将太阳光源的光线反射于所述光能转换单元10的所述受光面11上的不同投射区域，且每一所述反射面所形成的投射区域共同地涵盖所述受光面11的全部区域，亦即可以将受光面11区分为多个不同的投射区域，然后将每一个反射面21的高度及倾斜角度分别布置成可将光线投射在各个不同投射区域中，以使得反射装置20所反射的光线可以平均地投射在受光面11上的每一个角落，或者是可以藉由将每一个反射面21所反射的光线所形成的投射区域部分地重迭，达到局部增加受光面11承受的进光量的目的。

(第六实施例)

如图9及图10所示，为本实用新型第六实施例，第六实施例所揭示的太阳能集光装置包括：一光能转换单元10、多个反射装置20、及多个辅助集光装置40。其中光能转换单元10及反射装置20的结构与技术特征与前述各实施例相同，因此不予赘述。

该实施例中，反射装置20分别排列设置于光能转换单元10的受光面11的四个侧边，因此以俯视角度观察时，各个反射装置20呈十字形排列。该实施例进一步于每两个相邻的反射装置20之间的间隙设置一辅助集光装置40。该实施例中辅助集光装置40为一个设置连接于两相邻的反射装置20彼此相邻的两侧边之间的圆弧状反射罩，该辅助集光装置40的反射罩的断面形状系具有圆弧曲线，且每一个辅助集光装置40的反射罩均具有特定的倾斜角度，可将太阳光源的光线反射后投射于光能转换单元10的受光面11上。藉由该辅助集光装置40，可将反射装置20没有涵盖到的区域的光线反射于光能转换单元10的受光面上，以增加其整体进光量。

(第七实施例)

如图11及图12所示，本实用新型第七实施例与第六实施例相同均为在每两个相邻的反射装置20之间的间隙处设置一辅助集光装置。该实施例的辅助集光装置为多个聚光透镜50，各该聚光透镜50覆盖于每两个相邻反射装置20之间的空隙处的上方位置，用以将投射至该空隙处的光线折射至光能转换单元10的受光面11上。该实施例中，四个聚光透镜50为取一个完整的菲涅尔透镜(fresnel lens)之四个角落的方式所形成，每一个聚光透镜50分别可将通过所述聚光透镜的光线投射或聚焦于光能转换单元10的受光面11上，藉以增加本实用新型之太阳能集光装置的光能转换单元10整体的进光量。

(实施例的可能功效)

本实用新型的有益效果在于，由于反光装置由多个不同倾斜角度的反射面所组成，因此使得本实用新型的反光装置可以突破常用的由单一倾斜角度的反射面构成的反射板装置，其反射板的顶端开口的宽度受限于反射板与受光面的夹角，以及光能转换单元受光面宽度的限制，而达到在有限的反射板高度之下增加反射板顶端开口宽度，以提高反光装置有效集光区域的面积，达到提高太阳能集光装置的集光效率的功效。

以上所述仅为本实用新型的较佳可行实施例，非因此局限本实用新型的专利范围，故举凡运用本实用新型说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种太阳能集光装置，用以将一太阳光源的光线集中到一光能转换单元，以提高所述光能转换单元的进光量，所述光能转换单元具有一受光面，所述受光面位于一基准平面上，其特征在于，所述太阳能集光装置包括：

至少两个反射装置，用以将所述太阳光源的光线反射于所述受光面上，两个所述反射装置分别设置于所述受光面相对的两侧边，两个所述反射装置分别具有多个彼此相互连接的反射面，其中每一所述反射面分别具有不同的相对于所述基准平面的倾斜角度，并且每一所述反射面的相对倾斜角度系布置成使得各所述反射面能够分别地将所述太阳光源的光线反射于所述光能转换单元的所述受光面上。

2.根据权利要求1所述的太阳能集光装置，其特征在于，每一个所述反射装置的多个所述反射面分别具有不同的反射面高度以及各所述反射面相对于所述基准平面的倾斜角度，并且每一所述反射面的高度及倾斜角度系布置成使得各所述反射面能够分别地将所述太阳光源的光线反射于所述光能转换单元的所述受光面上的同一投射区域中。

3.根据权利要求2所述的太阳能集光装置，其特征在于，每一个所述反射装置的多个所述反射面将所述太阳光源的光线反射形成的反射光线投射于所述受光面上所形成的所述投射区域至少涵盖所述受光面的一侧边缘至所述受光面的中央位置的范围。

4.根据权利要求2所述的太阳能集光装置，其特征在于，多个所述反射面将所述太阳光源的光线反射形成的反射光线投射于所述受光面上所形成的所述投射区域涵盖所述受光面的全部范围。

5.根据权利要求2至4任一项所述的太阳能集光装置，其特征在于，每一所述反射面相对于所述受光面的相对倾斜角度分别介于45度至90度的角度范围内，且每一个所述反射装置的多个所述反射面之中，最邻近于所述受光面的所述反射面具有最小的倾斜角度，且最远离所述受光面的所述反射面具有最大的倾斜角度，且每一所述反射面的倾斜角度小于和所述反射面相邻的下一所述反射面相对于所述基准平面的倾斜角度；且每一所述反射面的倾斜角度等于或小于和所述反射面相邻的下一所述反射面的光线反射路径与所述基准平面的相对倾斜角度。

6.根据权利要求5所述的太阳能集光装置，其特征在于，每一所述反射装置的多个所述反射面的倾斜角度符合下列关系：α_n<α_n+1，且α_n≦θ_n+1，且45°<α<90°，其中α代表每一所述反射面与所述基准平面的相对倾斜角度，θ代表所述太阳光源的光线投射于每一个所述反射面上所形成的光线反射路径与所述基准平面的相对倾斜角度，n代表所述反射装置中每一所述反射面以邻近于所述受光面的一端朝向远离所述受光面的方向排序的顺序，且n为大于或等于1且小于每一个反射装置中所具有所述反射面的总数的正整数。

7.根据权利要求5所述的太阳能集光装置，其特征在于，所述反射装置包括有两个设置于所述受光面的相对两侧边的第一反射装置，以及设置于所述受光面的另外相对的两侧边的两个第二反射装置，所述第一反射装置和第二反射装置以十字形状排列。

8.根据权利要求7所述的太阳能集光装置，其特征在于，每一所述第一反射装置和相邻的所述第二反射装置相间隔处分别设置有一辅助集光装置。

9.根据权利要求8所述的太阳能集光装置，其特征在于，所述辅助集光装置为多个连接于相邻的所述第一反射装置与所述第二反射装置彼此相邻的两侧边之间的圆弧状反射罩。

10.根据权利要求8所述的太阳能集光装置，其特征在于，所述辅助集光装置为多个设置于所述第一反射装置与所述第二反射装置上方的聚光透镜。

11.根据权利要求1所述的太阳能集光装置，其特征在于，每一个所述反射装置的多个所述反射面分别具有不同的反射面高度以及各所述反射面相对于所述基准平面的倾斜角度，并且每一所述反射面的高度及相对倾斜角度系布置成使得各所述反射面能够分别地将所述太阳光源的光线反射于所述光能转换单元的所述受光面上的不同投射区域中，且每一所述反射面所形成的投射区域共同地涵盖所述受光面的全部面积。

12.根据权利要求1所述的太阳能集光装置，其特征在于，每一个所述反射装置由一至少一板体及至少一设置于所述板体的背面的支架所构成，其中多个所述反射面设置于所述板体的正面。

13.根据权利要求1所述的太阳能集光装置，其特征在于，每一个所述反射装置设置于一基底上，所述基底设置有多个凹槽，所述凹槽的侧面设有反光材料以构成所述反射装置的多个所述反射面。

14.根据权利要求1所述的太阳能集光装置，其特征在于，所述光能转换单元为一太阳能电池板或一光热转换装置。