CN215120719U - 一种基于聚焦透镜组的太阳光汇聚太阳能板装置 - Google Patents

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颜飞彪
郑云中
苏子洛
张金秋
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Abstract

本实用新型公开了一种基于聚焦透镜组的太阳光汇聚太阳能板装置，其包括透明支撑框架、太阳能板、一块凸透镜及四块结构相同的凹透镜，透明支撑框架的顶端、底端和前侧均开口，透明支撑框架的内侧靠近底端设置有用于水平固定太阳能板的固定构件，太阳能板通过固定构件水平固定于透明支撑框架内，凸透镜以覆盖的方式设置于透明支撑框架的顶端开口上，使透过凸透镜的太阳光汇聚到太阳能板上，四块凹透镜以倾斜向下的方式一一对应分布于透明支撑框架的四侧外部，凹透镜的顶端与透明支撑框架的顶端连接，相邻两块凹透镜相对的两个侧端相连接，使透过凹透镜的太阳光汇聚到太阳能板上；优点是其能够有效提高太阳能板的单位发电效率。

Description

一种基于聚焦透镜组的太阳光汇聚太阳能板装置
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能板设施，尤其是涉及一种基于聚焦透镜组的太阳光汇聚太阳能板装置，其采用聚焦透镜组汇聚太阳光从而提高太阳能板的单位发电效率。
背景技术
随着经济的发展，社会的进步，人们对能源提出了越来越高的要求，寻求新能源已成为迫切课题。太阳能是取之不尽，用之不竭的清洁能源。
太阳能板采用光电直接转换方式，利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能。目前市场上有多种不同种类的太阳能板，如：单晶硅太阳能板、多晶硅太阳能板、非晶硅太阳能板等，然而这些太阳能板都存在光电转化效率不高的问题，其中光电转化效率最高的为单晶硅太阳能板，但也只有15％左右，其他种类的太阳能板的光电转化效率更低。若通过扩大太阳能板的面积来达到用电需求，则不仅增加了太阳能板的占用面积，而且增加了使用成本。因此，研究一种能够提高太阳能板的单位发电效率的设施是非常有必要的。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于聚焦透镜组的太阳光汇聚太阳能板装置，其能够有效提高太阳能板的单位发电效率。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于聚焦透镜组的太阳光汇聚太阳能板装置，其特征在于包括透明支撑框架、太阳能板、一块凸透镜及四块结构相同的凹透镜，所述的透明支撑框架的顶端、底端和前侧均开口，所述的透明支撑框架的内侧靠近底端设置有用于水平固定所述的太阳能板的固定构件，所述的太阳能板通过所述的固定构件水平固定于所述的透明支撑框架内，所述的凸透镜以覆盖的方式设置于所述的透明支撑框架的顶端开口上，使透过所述的凸透镜的太阳光汇聚到所述的太阳能板上，四块所述的凹透镜以倾斜向下的方式一一对应分布于所述的透明支撑框架的四侧外部，所述的凹透镜的顶端与所述的透明支撑框架的顶端连接，相邻两块所述的凹透镜相对的两个侧端相连接，使透过所述的凹透镜的太阳光汇聚到所述的太阳能板上。
所述的透明支撑框架由分别竖直布置在左侧、后侧、右侧的三块透明支撑板依次连接围成。这种透明支撑框架的结构简单，且形成了顶端开口、前侧开口、底端开口，顶端开口是为了安装凸透镜，前侧开口是为了方便太阳能板伸入透明支撑框架内进而固定，底端开口可节省材料。
所述的固定构件包括一对上下平行设置于三块所述的透明支撑板的内侧靠近底端上的水平固定条，该对所述的水平固定条之间的空间形成与所述的太阳能板相适配的固定槽，所述的太阳能板伸入所述的透明支撑框架的前侧开口沿所述的固定槽的入口水平推入所述的固定槽内由所述的固定槽固定。
所述的凹透镜与所述的透明支撑框架的夹角为50度～60度，如可设计为55度。
所述的太阳能板的下表面与所述的透明支撑框架的底端之间的距离为3厘米～7厘米，如可设计为5厘米。
位于左侧的所述的透明支撑板的前端与位于前侧的所述的凹透镜和位于左侧的所述的凹透镜的连接处之间、位于左侧的所述的透明支撑板和位于后侧的所述的透明支撑板的连接处与位于左侧的所述的凹透镜和位于后侧的所述的凹透镜的连接处之间、位于后侧的所述的透明支撑板和位于右侧的所述的透明支撑板的连接处与位于后侧的所述的凹透镜和位于右侧的所述的凹透镜的连接处之间、位于右侧的所述的透明支撑板的前端与位于右侧的所述的凹透镜和位于前侧的所述的凹透镜的连接处之间均设置有一根支撑杆，形成斜撑结构。四根支撑杆形成斜撑结构能够很好地支撑住凹透镜；而支撑杆的设置位置没有影响太阳光的汇聚。
所述的透明支撑板为透明亚克力板。
所述的凹透镜的截面形状为等腰梯形，所述的凹透镜的窄端作为顶端与所述的透明支撑框架的顶端连接。这种形状的四块凹透镜连接成一体可形成一个屋檐式结构。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
1)无需对原有的太阳能板的结构和面积作出任何改变，直接将原有的太阳能板作为该太阳光汇聚太阳能板装置的一部分安装于透明支撑框架内，利用一块凸透镜和四块凹透镜使得在太阳光直射或斜射时都可以将一部分本来无法照射到太阳能板上的太阳光汇聚到太阳能板上，提高了太阳能板的单位光照量，从而提高了太阳能板的单位发电效率。
2)由于无需对原有的太阳能板的结构和面积作出任何改变，因此降低了成本。
3)该太阳光汇聚太阳能板装置对太阳能板起到了保护作用。
附图说明
图1为本实用新型的太阳光汇聚太阳能板装置(未装太阳能板)的结构示意图一；
图2为本实用新型的太阳光汇聚太阳能板装置(未装太阳能板)的结构示意图二；
图3为太阳光直射本实用新型的太阳光汇聚太阳能板装置时直射光路的示意图；
图4为太阳光斜射本实用新型的太阳光汇聚太阳能板装置时斜射光路的示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
本实用新型提出的一种基于聚焦透镜组的太阳光汇聚太阳能板装置，如图所示，其包括透明支撑框架1、太阳能板2、一块凸透镜3及四块结构相同的凹透镜41、42、43、44(位于前侧的凹透镜为41、位于后侧的凹透镜为42、位于左侧的凹透镜为43、位于右侧的凹透镜为44)，透明支撑框架1的顶端、底端和前侧均开口，透明支撑框架1的内侧靠近底端设置有用于水平固定太阳能板2的固定构件5，太阳能板2通过固定构件5水平固定于透明支撑框架1内，凸透镜3以覆盖的方式设置于透明支撑框架1的顶端开口上，使透过凸透镜3的太阳光汇聚到太阳能板2上，四块凹透镜41、42、43、44以倾斜向下的方式一一对应分布于透明支撑框架1的四侧外部，四块凹透镜41、42、43、44的顶端与透明支撑框架1的四侧顶端一一对应连接，相邻两块凹透镜相对的两个侧端相连接，使透过凹透镜的太阳光汇聚到太阳能板2上。
在本实施例中，透明支撑框架1由分别竖直布置在左侧的透明支撑板11、后侧的透明支撑板12、右侧的透明支撑板13依次连接围成。这种透明支撑框架1的结构简单，且形成了顶端开口、前侧开口、底端开口，顶端开口是为了安装凸透镜3，前侧开口是为了方便太阳能板2伸入透明支撑框架1内进而固定，底端开口可节省材料。
在本实施例中，固定构件5包括一对上下平行设置于左侧的透明支撑板11、后侧的透明支撑板12、右侧的透明支撑板13的内侧靠近底端上的水平固定条51，该对水平固定条51之间的空间形成与太阳能板2相适配的固定槽52，太阳能板2伸入透明支撑框架1的前侧开口沿固定槽52的入口水平推入固定槽52内由固定槽52固定。
在本实施例中，凹透镜与透明支撑框架1的夹角为50度～60度，如可设计为55度；太阳能板2的下表面与透明支撑框架1的底端之间的距离为3厘米～7厘米，如可设计为5厘米。
在本实施例中，位于左侧的透明支撑板11的前端与位于前侧的凹透镜41和位于左侧的凹透镜43的连接处之间、位于左侧的透明支撑板11和位于后侧的透明支撑板12的连接处与位于左侧的凹透镜43和位于后侧的凹透镜42的连接处之间、位于后侧的透明支撑板12和位于右侧的透明支撑板13的连接处与位于后侧的凹透镜42和位于右侧的凹透镜44的连接处之间、位于右侧的透明支撑板13的前端与位于右侧的凹透镜44和位于前侧的凹透镜41的连接处之间均设置有一根支撑杆6，形成斜撑结构。四根支撑杆6形成斜撑结构能够很好地支撑住凹透镜；而支撑杆6的设置位置没有影响太阳光的汇聚。
在本实施例中，凹透镜的截面形状为等腰梯形，凹透镜的窄端作为顶端与透明支撑框架1的顶端连接。这种形状的四块凹透镜41、42、43、44连接成一体可形成一个屋檐式结构。
在本实施例中，透明支撑板为透明亚克力板；凸透镜3和凹透镜均采用现有技术，根据汇聚透镜原理，可得当太阳光照射到地球上时，可以近似认为是平行光线照射到地球上，而当平行光通过凸透镜3时，无论从哪个方向入射都会汇聚在焦平面上；当平行光通过凹透镜时，发散光线的反向延长线一定汇聚于焦平面上，凸透镜3和凹透镜到各自的焦平面的距离影响着该太阳光汇聚太阳能板2装置的大小，而凸透镜3和凹透镜各自的焦距是人为可以控制的，因此可以对不同面积标准的太阳能板2选择不同焦距的凸透镜3和凹透镜，从而实现光线汇聚最大化。
该太阳光汇聚太阳能板装置使用前，将太阳能板2伸入透明支撑框架1的前侧开口，并对准固定槽52的入口，将太阳能板2沿固定槽52推入由固定槽52固定在透明支撑框架1内；然后将该太阳光汇聚太阳能板装置放置于有太阳光照射的地方即可使用。
该太阳光汇聚太阳能板装置适用于有限面积区域使用的太阳能板，例如路灯上安装的太阳能板等。
利用该太阳光汇聚太阳能板装置汇聚太阳光，当太阳光直射时，直射的光路如图3所示，在图3中位于左侧的凹透镜43的焦平面为l1、焦点为O1，凸透镜3的焦平面为l2、焦点为O2，从图3中可以看出，可以将原本无法照射到太阳能板2上的光线增射到太阳能板2上，从而提高了太阳能板2的单位光照量；当太阳光斜射时，斜射的光路如图4所示，在图4中位于左侧的凹透镜43的焦平面为l1、焦点为O1，凸透镜3的焦平面为l2、焦点为O2，从图4中可以看出，可以将原本无法照射到太阳能板2上的光线增射到太阳能板2上，从而提高了太阳能板2的单位光照量。

Claims (8)

1.一种基于聚焦透镜组的太阳光汇聚太阳能板装置，其特征在于包括透明支撑框架、太阳能板、一块凸透镜及四块结构相同的凹透镜，所述的透明支撑框架的顶端、底端和前侧均开口，所述的透明支撑框架的内侧靠近底端设置有用于水平固定所述的太阳能板的固定构件，所述的太阳能板通过所述的固定构件水平固定于所述的透明支撑框架内，所述的凸透镜以覆盖的方式设置于所述的透明支撑框架的顶端开口上，使透过所述的凸透镜的太阳光汇聚到所述的太阳能板上，四块所述的凹透镜以倾斜向下的方式一一对应分布于所述的透明支撑框架的四侧外部，所述的凹透镜的顶端与所述的透明支撑框架的顶端连接，相邻两块所述的凹透镜相对的两个侧端相连接，使透过所述的凹透镜的太阳光汇聚到所述的太阳能板上。
2.根据权利要求1所述的一种基于聚焦透镜组的太阳光汇聚太阳能板装置，其特征在于所述的透明支撑框架由分别竖直布置在左侧、后侧、右侧的三块透明支撑板依次连接围成。
3.根据权利要求2所述的一种基于聚焦透镜组的太阳光汇聚太阳能板装置，其特征在于所述的固定构件包括一对上下平行设置于三块所述的透明支撑板的内侧靠近底端上的水平固定条，该对所述的水平固定条之间的空间形成与所述的太阳能板相适配的固定槽，所述的太阳能板伸入所述的透明支撑框架的前侧开口沿所述的固定槽的入口水平推入所述的固定槽内由所述的固定槽固定。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种基于聚焦透镜组的太阳光汇聚太阳能板装置，其特征在于所述的凹透镜与所述的透明支撑框架的夹角为50度～60度。
5.根据权利要求4所述的一种基于聚焦透镜组的太阳光汇聚太阳能板装置，其特征在于所述的太阳能板的下表面与所述的透明支撑框架的底端之间的距离为3厘米～7厘米。
6.根据权利要求2所述的一种基于聚焦透镜组的太阳光汇聚太阳能板装置，其特征在于位于左侧的所述的透明支撑板的前端与位于前侧的所述的凹透镜和位于左侧的所述的凹透镜的连接处之间、位于左侧的所述的透明支撑板和位于后侧的所述的透明支撑板的连接处与位于左侧的所述的凹透镜和位于后侧的所述的凹透镜的连接处之间、位于后侧的所述的透明支撑板和位于右侧的所述的透明支撑板的连接处与位于后侧的所述的凹透镜和位于右侧的所述的凹透镜的连接处之间、位于右侧的所述的透明支撑板的前端与位于右侧的所述的凹透镜和位于前侧的所述的凹透镜的连接处之间均设置有一根支撑杆，形成斜撑结构。
7.根据权利要求2所述的一种基于聚焦透镜组的太阳光汇聚太阳能板装置，其特征在于所述的透明支撑板为透明亚克力板。
8.根据权利要求1所述的一种基于聚焦透镜组的太阳光汇聚太阳能板装置，其特征在于所述的凹透镜的截面形状为等腰梯形，所述的凹透镜的窄端作为顶端与所述的透明支撑框架的顶端连接。
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