CN207070002U - 导光太阳能电池板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种导光太阳能电池板,包括导光板、支架、光源方向探测器、汇聚口和光波导；所述导光板包括聚焦微透镜阵列、单镜面光栅、拐角镜面和镜面底盘，所述导光板由支架支撑，所述汇聚口位于导光板圆盘中间；所述汇聚口上方为光源方向探测器，光源方向探测器下端连有光波导。光线垂直入射透镜阵列后经过单镜面光栅的缝隙后，一部分光会直接照射到镜面底盘上，一部分光会照射到弯曲镜面上，弯曲镜面会将其反射到单镜面光栅的背面之后，会再次被反射，最后所有的光线会汇集到汇集口处，经光波导传输到太阳能面板室用来太阳能发电，该结构可将平行入射光收集并传输，结构简单，成本低廉，提高了发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及新能源领域，具体涉及一种导光太阳能电池板。
背景技术
传统的太阳能器件是将昂贵的太阳能电池板暴露在室外，且为了获取足够的电能，通常又需要大面积的光伏面板协同工作。首先光伏面板昂贵的成本目前是制约太阳能器件推广的主要障碍，如何提高其转换效率，且减少安装面积，成为光伏领域一个亟待解决的问题。其次，传统的光伏面板直接暴露在阳光下，不仅要经受风吹雨打等自然条件考验，对于中国空气严重污染的室外环境，粉尘颗粒等污染物的堆积对光伏面板的影响也是毁灭性的。
因此如何提高光伏面板转换效率，减少面板使用数量，避免光伏面板的恶劣工作环境，是一个急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种导光太阳能电池板。
本发明提供的技术方案是：
一种导光太阳能电池板，包括导光板、支架、光源方向探测器、汇聚口和光波导；所述导光板包括聚焦微透镜阵列、单镜面光栅、拐角镜面和镜面底盘，所述导光板由支架支撑，所述汇聚口位于导光板圆盘中间；所述汇聚口上方为光源方向探测器，光源方向探测器下端连有光波导。
所述导光板上设有一块聚焦微透镜阵列，所述聚焦微透镜阵列的形状为方形、圆形、多边形或不规则形状，材料为亚克力塑料材料或者玻璃材料。
所述导光板聚焦微透镜阵列的后焦面上放置一块单镜面光栅，单镜面光栅的背光面为可反光的镜面，单镜面光栅的小孔/狭缝正好位于聚焦微透镜阵列的焦点上。所述单镜面光栅的材质为金属或玻璃。
所述单镜面光栅的小孔/狭缝下侧有一弧面的拐角镜面，拐角镜面的弧面圆心在所述汇聚口一侧。
具体的，所述单镜面光栅为孔光栅,所述拐角镜面垂直弧度为1/4圆，水平弧度为1/2圆，内、外侧均为可反射光线的镜面。其主要作用是保证光线全部往汇聚口方向传播和防止透过其它透镜光线从该小孔处泄露。
所述导光板底部有一镜面底盘，所述镜面底盘的向阳面为镜面，且与水平方向有一定夹角，即远离汇聚口侧的底盘应略高于汇聚口侧，可保证光线会向汇聚口处汇集。
所述汇聚口位于导光板圆盘中间，主要作用是将导光板收集来的太阳光进行耦合并通过光波导传递出去。
光源方向探测器的主要作用是时刻监视太阳光的入射方向，所述光源方向探测器可以实时监测太阳光的入射方向，进而实时调整导光板的倾斜方向，保证在任何时候光线都是垂直入射到导光板上的。
光线垂直入射透镜阵列后经过单镜面光栅的缝隙后，一部分光会直接照射到镜面底盘上。一部分光会照射到拐角镜面上，拐角镜面会将其反射到单镜面光栅的背面之后，会再次被反射。最后所有的光线会汇集到汇聚口处，经光波导传输到太阳能面板室用来太阳能发电。
另一具体结构是，导光板聚焦微透镜阵列的后焦面上放置一块具有长条形狭缝的光栅，光栅背光面为可反光的镜面，沿着光栅下侧设有一具有弧面的柱体拐角镜面,拐角镜面的形状为沿着柱体的中轴线切开的1/2空心柱体，柱体的圆心在汇聚口一侧。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
1.本发明采用弯曲的拐角镜面结构，不仅保证了所有光线都往汇聚口方向传播，也避免了收集起来的太阳光线从单镜面光栅中的小孔处外泄。
2.本发明采用单镜面光栅结构，保证了光线能最大限度的被收集，且只能在镜面底盘和光栅之间传播。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为导光板的结构图。
图3为实施例2结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种导光太阳能电池板，包括导光板1、支架2、光源方向探测器3、汇聚口4和光波导5；所述导光板1包括聚焦微透镜阵列11、单镜面光栅12、拐角镜面13和镜面底盘14，所述导光板1由支架2支撑，所述汇聚口4位于导光板1圆盘中间；所述汇聚口4上方为光源方向探测器3，光源方向探测器3下端连有光波导5。
所述导光板1上设有一块聚焦微透镜阵列11，所述聚焦微透镜阵列11的形状为方形、圆形、多边形或不规则形状，材料为亚克力塑料材料或者玻璃材料。
所述导光板1聚焦微透镜阵列11的后焦面上放置一块单镜面光栅，光栅背光面为可反光的镜面。
所述单镜面光栅12的孔/缝下侧有一弧面的拐角镜面13，拐角镜面13的弧面圆心在所述汇聚口4一侧。
所述导光板1底部有一镜面底盘14，所述镜面底盘14的向阳面为镜面，且与水平方向有一定夹角，即远离汇聚口4侧的底盘应略高于汇聚口4侧。
光源方向探测器3的主要作用是实时监测太阳光的入射方向，当太阳光不是垂直入射时，它会传递出信号，进而通过机械系统来调整导光板的倾斜方向，直到太阳光线再次垂直入射导光板为止。当太阳光经过聚焦微透镜阵列11时，根据透镜原理，光线会被汇聚到后焦面上形成一个光斑。位于后焦面上的单镜面光栅12阵列，光斑会经过孔/缝进入到导光板1内侧。如图2所示，单个透镜的右侧光线可以直接进入导光板1内侧，经镜面底盘14和单镜面光栅12内侧进行多次反射，最终会被汇聚到汇聚口4处。然而单个透镜的左侧光线由于入射方向的原因，会落在拐角镜面13上。由于拐角镜面13的圆心位于汇聚处一侧，所以光线会被反射并向汇聚出传播。此时如果有更外侧的光线传播过来，且方向恰好又是孔/缝的位置，那么该光线会被拐角镜面13的背面反射掉，由于弯曲弧度向外，所以光线仍然会向汇聚处传播。
实施例1：导光太阳能电池板(有光源方向探测器)
所述导光板1聚焦微透镜阵列11的后焦面上放置一块单镜面光栅12，单镜面光栅12的背光面为可反光的镜面，所述单镜面光栅12为孔光栅，孔光栅的小孔正好位于聚焦微透镜阵列11的焦点上。所述单镜面光栅12的材质为金属或玻璃。所述拐角镜面13垂直弧度为1/4圆，水平弧度为1/2圆，内、外侧均为可反射光线的镜面。
光源方向探测器3的主要作用是实时监测太阳光的入射方向，当太阳光不是垂直入射时，它会传递出信号，进而通过机械系统来调整导光板的倾斜方向，直到太阳光线再次垂直入射导光板为止。当太阳光经过微透镜阵列时，根据透镜原理，光线会被汇聚到后焦面上形成一个光斑。位于后焦面上的孔光栅阵列，光斑会经过小孔进入到导光板内侧。如图2所示，单个透镜的右侧光线可以直接进入导光板内侧，经镜面底盘14和孔光栅内侧进行多次反射，最终会被汇聚到汇聚口4处。然而单个透镜的左侧光线由于入射方向的原因，会落在拐角镜面13上。由于拐角镜面13的圆心位于汇聚处一侧，所以光线会被反射并向汇聚出传播。此时如果有更外侧的光线传播过来，且方向恰好又是小孔的位置，那么该光线会被拐角镜面13的背面反射掉，由于弯曲弧度向外，所以光线仍然会向汇聚处传播。
实施例2：导光太阳能电池板(无光源方向探测器)
无光源方向探测器的太阳能集光器，其与实施例1最大的差别是孔光栅中的小孔，变成了长条的狭缝，拐角镜面由原来1/4空心球体变成沿着柱体的中轴线切开的1/2空心柱体，且柱体的圆心仍然在汇聚处一侧。如图3所示。
当太阳光经过微透镜阵列时，根据透镜原理，光线会被汇聚到后焦面上形成一个光斑。位于后焦面上的光栅阵列，光斑会经过狭缝进入到导光板内侧。如图2所示，单个透镜的右侧光线可以直接进入导光板内侧，经镜面底盘和狭缝光栅内侧进行多次反射，最终会被汇聚到汇聚口处。然而单个透镜的左侧光线由于入射方向的原因，会落在拐角镜面13上。由于拐角镜面13的圆心位于汇聚处一侧，所以光线会被反射并向汇聚出传播。此时如果有更外侧的光线传播过来，且方向恰好又是狭缝的位置，那么该光线会被拐角镜面13的背面反射掉，由于弯曲弧度向外，所以光线仍然会向汇聚处传播。当光线都被汇聚到汇聚处时，汇聚出会将光线耦合并经过光波导传输出去。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种导光太阳能电池板，其特征在于：包括导光板(1)、支架(2)、光源方向探测器(3)、汇聚口(4)和光波导(5)；所述导光板(1)包括聚焦微透镜阵列(11)、单镜面光栅(12)、拐角镜面(13)和镜面底盘(14)，所述导光板(1)由支架(2)支撑，所述汇聚口(4)位于导光板(1)圆盘中间；所述汇聚口(4)上方为光源方向探测器(3)，光源方向探测器(3)下端连有光波导(5)。
2.根据权利要求1所述的导光太阳能电池板，其特征在于：所述导光板(1)上设有一块聚焦微透镜阵列(11)，所述聚焦微透镜阵列(11)的形状为方形、圆形、多边形或不规则形状，材料为亚克力塑料材料或者玻璃材料。
3.根据权利要求1所述的导光太阳能电池板，其特征在于：所述导光板(1)聚焦微透镜阵列(11)的后焦面上放置一块单镜面光栅(12)，单镜面光栅(12)的背光面为可反光的镜面，单镜面光栅(12)的小孔/狭缝正好位于聚焦微透镜阵列(11)的焦点上。
4.根据权利要求3所述的导光太阳能电池板，其特征在于：所述单镜面光栅(12)的材质为金属或玻璃。
5.根据权利要求3所述的导光太阳能电池板，其特征在于：所述单镜面光栅(12)的小孔/狭缝下侧有一弧面的拐角镜面(13)，拐角镜面(13)的弧面圆心在所述汇聚口(4)一侧。
6.根据权利要求5所述的导光太阳能电池板，其特征在于：所述单镜面光栅(12)为孔光栅,所述拐角镜面(13)垂直弧度为1/4圆，水平弧度为1/2圆，内、外侧均为可反射光线的镜面。
7.根据权利要求1所述的导光太阳能电池板，其特征在于：所述导光板(1)底部有一镜面底盘(14)，所述镜面底盘(14)的向阳面为镜面，且与水平方向有一定夹角，即远离汇聚口(4)侧的底盘应略高于汇聚口(4)侧。
8.根据权利要求3所述的导光太阳能电池板，其特征在于：导光板(1)聚焦微透镜阵列(11)的后焦面上放置一块具有长条形狭缝的光栅，光栅背光面为可反光的镜面，沿着光栅下侧设有一具有弧面的柱体拐角镜面,形状为沿着柱体的中轴线切开的1/2空心柱体，柱体的圆心在汇聚口(4)一侧。
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| CN107294486A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-10-24 | 中国葛洲坝集团电力有限责任公司 | 导光太阳能电池板 |
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2017
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