TW201349536A - 具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器，其改良了均光器的結構，使均光器的結構可區分為提供均光功能的均光部，以及提供支撐固定功能的支撐部，兩者一體成型。其中，支撐部係為一直立柱體，可讓使用者以透過膠體而黏合於絕緣基板，進而讓位於其中的均光部也不易傾倒及受到髒汙汙染，以維持良好的品質和壽命。

Description

具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器

    本發明係一種具有固定結構的均光器，尤指一種應用於組成聚光型太陽能接收器的均光器。

    聚光型太陽能發電是透過安裝聚光型太陽能接收器來獲得光能，其係透過聚集更大量光能來提升發電效率，當太陽光能被菲聶爾透鏡聚焦後，會先集中進入一形狀近似倒金字塔型之透明導光柱，也就是均光器。均光器的下方為光滑的平面，其主要作用在於將菲聶爾透鏡（Fresnel lens）聚焦之光點能量均勻化。若光點的能量沒有先透過均光器將之均勻化而直接照射於太陽能電池，其能量過於集中，致使光電轉換效率並不理想。再者，由於太陽光的入射角度並非一成不變，而是隨著時間有即時性的變動，因此聚光型太陽能電池模組需要搭配追日系統，此追日系統會以調整角度的方式，即時性地調整出最佳的日照角度。而均光器在此的作用就是改善追日系統的角度容忍度，以及組裝的尺寸容忍度，是一極具重要性和功能性的元件。
    然而，當均光器在安裝時，目前技術仍是透過人力完成，而基於功能上的需求，均光器先天上即為一上寬下窄的倒錐形元件，其頭重腳輕，在黏合時的不易掌控準確度。換言之，均光器是透過膠體而黏合於聚光型太陽能電池之上，而膠體在未乾之前是具有流動性的黏稠物質，因此在其硬化之前，位於膠體上的均光器很容易受到外力影響而微微傾斜，或是人工安裝時就有傾斜而在膠體硬化前慢慢倒塌。而即便均光器只有傾斜而未倒塌，日後在實際應用時，也難保在追日系統的轉動之下不會坍倒。
    除了傾斜坍倒的問題之外，如何維持均光器的表面潔淨也是一大問題。由於均光器是透過內部的全反射而讓入射光能夠均勻且全數抵達底下的聚光型太陽能電池，其側面的清潔就是很重要的關鍵。如果均光器的周邊表面具有髒汙或是水氣，將會破壞掉全反射的進行，造成光線的外洩與漏失。
    再者，均光器與膠體的接觸介面也是可能會發生漏光的關鍵之處。由於人工安裝均光器時，若均光器被過度按壓於膠體之上，使均光器過度深入膠體，則膠體會被推擠至均光器側邊靠下方的表面處方能黏合，也就是溢膠，而這些因推擠而攀附於均光器側邊下方表面的膠體將會導致光能的散失，使得能抵達聚光型太陽能電池的光能減少，降低了效率。
    請參考第一A圖，現有技術頂多透過外接的支架4的輔助讓均光器3黏合於絕緣基板13上的聚光型太陽能電池11，即會出現前述所指的種種缺點，其均光器3仍然是處於不穩定的狀態，容易產生傾斜、位移甚至倒塌，讓黏合的品質大幅下降，加上均光器3的黏合高度不均勻，那最後建構而成的聚光型太陽能接收器也不具有良好的接收品質。
    另外，請參考第一B圖，此係擷取自美國專利申請號US 2009/0223555，其揭示了一種中空的聚光杯，透過支撐腳架於其中兩側邊進行支撐以及固定，雖然免除了透過黏合均光器而面臨品質不穩定的結果，但聚光杯本身的光學效率並不能取代均光器，且這些向兩側延伸的支撐腳架也站去了不少寶貴的空間，且若將聚光杯以均光器來取代，其也會面臨側面因長期使用而造成髒汙，造成光線的外洩與漏失的問題。
    因此，基於均光器在黏合時的不穩定可能會讓聚光型太陽能接收器產生缺陷，本發明提出一種具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器，以克服此重要課題。

    本發明之主要目的，係提供一種具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器，其一體成型的均光器具有隔離髒汙的功能，延長聚光型太陽能接收器的壽命和品質。
    本發明之次要目的，係提供一種具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器，其不需要額外接上均光器的支架來輔柱支撐均光器，縮減了單一個光接收元件所占的空間。
    本發明之另一目的，係提供一種具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器，其均光器具有一體成型的支撐結構，使原不穩定的均光器可以確實的固定於聚光型太陽能電池之上，提升聚光型太陽能接收器的穩定度。
    本發明之再一目的，係提供一種具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器，其安裝簡單，不但比原有的均光器安裝更為迅速，還能確保安裝的品質。
    為了達到上述之目的，本發明揭示了一種聚光型太陽能電池；一膠體，設置於該聚光型太陽能電池之上；以及一均光器，設置於該膠體之上，其包含：一聚光型太陽能電池；以及一均光器，設置於該聚光型太陽能電池之上，其包含：一支撐部，其係為透明之中空柱，並進一步與該聚光型太陽能電池下方之一絕緣基板相連接；一均光部，該均光部為上寬下窄之實心透明體，設置於該聚光型太陽能電池之上並位於該支撐部之中心，其一上寬處與該支撐部之一頂部相連接。如此架構之下，均光器的在黏合時不但方便，黏合後也不會傾斜或倒塌，更可保持均光器的乾淨，因此可同時提升黏合效率以及其效能和壽命。

    為使　貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：
    由於過往的均光器在黏合過程中存在諸多會產生缺陷的可能，故本發明為了克服該些技術缺陷，提出本發明以改善及解決相關課題。
    首先，請參考第二圖，此圖是從本發明中的均光器結構，也是本發明最重要的技術特徵所在；如圖所示，均光器3包含有一支撐部31以及一均光部32，兩者為一體成型。其中，支撐部32是透明的中空柱，特別是直立的柱體，其係提供均光器3支撐功能的部分；而均光部32則是提供均光器3發揮將聚焦後的太陽光能均勻照射至太陽能電池的功能之處。
    均光部32因其功能所需，雖然並不限定其結構為倒梯形柱狀體，也有可能是類似子彈之拋物曲面體或者是半球體等，但整體而言，其結構均為上寬下窄之實心透明體，因此為了與支撐部31一體成型，均光部32是位於支撐部31之中心，其上寬處321與支撐部31之頂部311的部分相連接。
    接著，請參考第三圖，其係揭示本發明在應用時，各元件間的相對位置概略示意；如圖所示，在均光器3底下，設置有一膠體2；一聚光型太陽能電池11；一金屬導電層12以及一絕緣基板13。其中，膠體2是設置於聚光型太陽能電池11之上，金屬導電層12是設置於聚光型太陽能電池11與絕緣基板13之間，此金屬導電層12為一導電用的金屬薄膜，實際上的厚度相當的薄，圖式中之厚度係為示意之用。
    於結構細部的部分，金屬導電層12可進一步區分為第一金屬導電層121以及第二金屬導電層122；第一金屬導電層121的上方設置有聚光型太陽能電池11，該聚光型太陽能電池11底部的電極是直接與第一金屬導電層121相連接。此外，聚光型太陽能電池11另外還透過複數個金屬導線14而與第二金屬導電層122電性連接，形成一個完整的通路。第一金屬導電層121以及第二金屬導電層122另外還會與外接線路連接而將電能導出。
    在此結構之下，請參考第四A圖以及第四B圖，此為於本發明的剖視角度觀察均光器3的黏合前與黏合後的狀態。當前述的均光器3在安裝時，由於均光部32不但是位於支撐部31的中間，且其高度也是小於該支撐部31之深度，因此當支撐部31接觸至絕緣基板13之上，或是相隔著金屬導電層12而位於絕緣基板13之上時，均光器3的均光部32會正好落於聚光型太陽能電池11之上的位置並接觸到部分膠體2，因此可以透過膠體2而黏合於聚光型太陽能電池11之上。同時支撐部31也會藉由膠體2而被固定住，並且將均光部32除頂部以外的部分封阻隔絕於其中，故外界的髒污將不會汙染到均光部32。
    除了上述的黏合方法以外，另一種黏合方式請參考第五A至五C圖；如圖所示，此時除了膠體2以外，可另使用不現定透明與否的絕緣膠為外黏膠體21來輔助黏合。此時膠體2僅用來黏合均光部32與聚光型太陽能電池11，而支撐部31底部312的外緣則用黏合膠體21來對黏合做進一步的強化。在此另使用成本較低的普通絕緣膠讓支撐部31與絕緣基板固定，可降低成本，並使選擇上具有靈活性。
    若沒有支撐部31的輔助，因上寬下窄結構而形成頭重腳輕的均光部32並不容易穩定的被固定於膠體2之上，也不容易維持其處於水平狀態；透過與支撐部31一體成型，黏合的效果可即以得到支撐部31的支援而穩定的矗立於聚光型太陽能電池11之上。
    支撐部31的形狀是配合所採用的均光部32形狀而可自由的設計為圓筒柱、方柱或多角柱，只要是直立的中心柱體即可。請參考第六A至第六C圖，此些是由底部向上仰視均光器3的結構；如圖所示，均光部32確實是位於支撐部31的中間。另外，支撐部31本身的厚度相當的薄，其重點在於底部的平整，以確保在安裝後，中間的均光部32也是呈水平的狀態。
    又在均光器3當中，支撐部31與均光部32的高度已然固定，因此在安裝時，均光部32的底部與膠體2接觸的狀態也可以被穩定的掌握，不致於過度深入膠體2而讓大量的膠體2因推擠而攀附至均光部32的側面而產生溢膠，進而發生漏光的狀況。
    最後，為了能讓光線能夠順利的自菲涅爾透鏡聚焦後，能夠穿透均光器3以及膠體2而抵達聚光型太陽能電池11，均光器3的材質是透明的高分子合成樹脂、玻璃或是石英，製程方法則不限定，無論是壓鑄、研磨、模造或是射出等等，只要是符合成本需求，皆是可選之方式。而膠體2則是透光絕緣膠，因此不會因沾黏到各個導電元件而影響電流通路。
    藉由使用本發明之具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器，均光器將可以在組裝時有較佳的黏合結果，讓頭重腳輕的均光器可以穩定的在追日系統作用時不易坍倒，因而可以延長使用年限；並且可以保護均光器的均光部分不會在長期戶外使用下被髒污所汙染；再者，其組裝的效率也大幅的提高，因為不需要在藉由人力去微調均光器與未乾膠體間的位置，省下了所需投入的人力與時間，故本發明實為提供一極具經濟價值的聚光型太陽能接收器。
    惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
    本發明係實為一具有新穎性、進步性及可供產業利用者，應符合我國專利法所規定之專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈　鈞局早日賜准專利，至感為禱。

11．．．聚光型太陽能電池

12．．．金屬導電層

121．．．第一金屬導電層

122．．．第二金屬導電層

13．．．絕緣基板

14．．．金屬導線

2．．．膠體

21．．．外黏膠體

3．．．均光器

31．．．支撐部

311．．．頂部

312．．．底部

32．．．均光部

321．．．上寬處

4．．．支架

第一A圖：其係為先前技術之黏合結果示意圖；
第一B圖：其係為先前技術之聚光杯示意圖；
第二圖：其係為本發明之一較佳實施例之均光器結構示意圖；
第三圖：其係為本發明之一較佳實施例之整體結構立體示意圖；
第四A圖：其係為本發明之一較佳實施例之黏合前的剖面示意圖；
第四B圖：其係為本發明之一較佳實施例之黏合後的剖面示意圖；
第五A圖：其係為本發明之另一較佳實施例之黏合前的剖面示意圖；
第五B圖：其係為本發明之另一較佳實施例之黏合中的剖面示意圖；
第五C圖：其係為本發明之另一較佳實施例之黏合後的剖面示意圖；
第六A圖：其係為本發明之一較佳實施例之圓柱均光器仰視圖；
第六B圖：其係為本發明之一較佳實施例之方柱均光器仰視圖；以及
第六C圖：其係為本發明之一較佳實施例之多角柱均光器仰視圖。

3．．．均光器

31．．．支撐部

311．．．頂部

32．．．均光部

321．．．上寬處

Claims (11)

1. 一種具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器，其係包含：
   一聚光型太陽能電池；以及
   一均光器，設置於該聚光型太陽能電池之上，其包含：
   一支撐部，其係為透明之中空柱，並進一步與該聚光型太陽能電池下方之一絕緣基板相連接；
   一均光部，該均光部為上寬下窄之實心透明體，設置於該聚光型太陽能電池之上並位於該支撐部之中心，其一上寬處與該支撐部之一頂部相連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器，其中該支撐部與該均光部係一體成型。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器，其進一步包含一膠體，設置於該聚光型太陽能電池與該均光器之均光部之間，該膠體係為透光絕緣膠。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器，其進一步包含一外黏膠體，設置於該支撐部之一底部之外側，該外黏膠體係為絕緣膠。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器，其中該均光器之材質係為高分子合成樹脂、玻璃或石英。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器，其中該均光部之高度小於該支撐部之深度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器，其中該支撐部係為圓筒柱、方柱或多角柱。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器，進一步包含一金屬導電層，設置於該聚光型太陽能電池與該絕緣基板之間。
9. 如申請專利範圍第8項所述之具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器，其中該金屬導電層包含一第一導電層與一第二導電層。
10. 如申請專利範圍第9項所述之具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器，其中該第一導電層位於該聚光型太陽能電池之下。
11. 如申請專利範圍第9項所述之具固定結構的均光器之聚光型太陽能接收器，其中該第二導電層透過複數個金屬導線與該聚光型太陽能電池相連接。