TWI404219B - Split light collector - Google Patents

Description

分光式集光發電裝置

    本發明係有關一種太陽能發電裝置，尤指一種分光式集光發電裝置。

    目前全世界80%的能源供應，來自於煤、石油、天然氣等石化燃料。由於產業蓬勃發展，自然資源被大量消耗下，造就了新能源技術的高速發展，太陽能、氫能、核能、生物質能、化學能、風能、海洋能和地熱能的能量轉化、能量儲存和能量傳輸的理論技術是未來能源與工程的重要性課題。太陽能是其中最具有潛力一種能源，其是一種利用太陽光與材料相互作用直接產生電力的裝置。取之不盡的太陽光為其最大的優勢，它是一種可再生的環保發電方式，發電過程中不會產生二氧化碳等有害氣體，不會對環境造成污染，免燃料，無廢物、無公害，是理想的潔淨能源，所以近年來先進國家開始重視發展這種無污染性的綠色能源，同時也可促進環境的保護。

    已知太陽能發電具有相當多的優點，尤其在講究環保的今日，其已廣為社會大眾所接收，但市場上許多採平板式太陽能發電裝置，位置固定不變，有效採集太陽光轉換為電力的轉換率僅為10%，其轉換效率不高，因此太陽能發電系統預達到一定電量產出時，需要計算太陽能發電裝置中之太陽能晶片的面積大小，以及計算單位面積中的日照強度，為了取得足夠的電力供應，故需要設置大面積的太陽能晶片以吸收太陽光。以家庭使用來說，大面積的太陽能晶片成本高且維護不易，因此應用上受到了相當的限制。

    而中華民國專利第M350025號之『集光式太陽能發電裝置』，其將複數個太陽能晶片透過設置在一可活動的架體上，配合角度控制調整朝向陽光以將光能轉換成電能使用，換言之有良好之集光設計將會提升太陽能收集之效能與效率。

    另外如中華民國專利第M356016號之『太陽能反射與折射雙重集光裝置』，該專利案中揭露了一種全反射式元件，該全反射式元件可將光線全反射至該太陽能晶片，因此不需要設置大量的太陽能晶片就能收集到大面積的太陽光，讓光利用效率增加。

    然此種方式，在集光時會生熱於元件上，因此全反射後集中於太陽能晶片時，所累積的熱能容易有高溫產生，而形成難以解決的缺失，對於家庭使用來說為潛在危險因子，難以符合家庭使用的需求。

    此外，太陽能晶片通常只能吸收特定波長的太陽能光源，大範圍吸收光譜的太陽能晶片造價昂貴，而太陽光源所包含的頻譜範圍較大，若將太陽能晶片之吸收範圍設定在長波段，則短波段之太陽能光源無法吸收，造成太陽能吸收效率不彰。

　 本發明之主要目的，在於解決習知集光式的太陽能發電系統容易造成產生高溫於太陽能晶片上，造成太陽能晶片燒毀甚至造成火災危險之可能。
　 本發明之另一目的，在於解決因太陽能晶片吸收範圍有限而無法完全吸收太陽能光源，造成太陽能吸收效率不彰的問題。
　 為達上述目的，本發明提供一種分光式集光發電裝置，其包含有：一用以收聚一光源之聚光元件、一相對該聚光元件設置的分光元件及複數光吸收板，該分光元件係設置在該聚光元件之一面以接收透射該聚光元件之光源，並將該光源依據波段分成複數分射光，複數該光吸收板分別設置在對應複數該分射光之位置，並吸收複數該分射光後轉換成電能。
　 藉此，本發明不僅藉由該聚光元件收聚光源，降低該光吸收板的設置面積以降低成本，更藉由複數該光吸收板分別對複數該分射光進行吸收轉換，增加該光源的吸收效率，並降低因該聚光元件之聚光效應產生高溫燒毀複數該光吸收板之可能。

　 有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：
　 請參閱圖1及圖2所示，係本發明一較佳實施例之結構設置及光源路線示意圖，如圖所示：本發明係為一種分光式集光發電裝置，其包含有：一用以收聚一光源40之聚光元件10、一相對該聚光元件10設置的分光元件20及複數光吸收板30，其中該聚光元件10係為一菲涅爾透鏡（Fresnel lens）形式之聚光片，其用以聚集該光源40形成較小的投射面積，並且降低光源反射率，該分光元件20係設置在該聚光元件10之一面以接收穿透該聚光元件10之光源40，並將該光源40依據波段分成複數分射光，複數該光吸收板30分別設置在對應複數該分射光之位置，並吸收複數該分射光後轉換成電能。
　 以本實施例作為說明，當該光源40由上方向下照射時會先經過該聚光元件10並收聚該光源40，進而穿透該聚光元件10至該分光元件20。在本實施例中，該光源40係為一太陽光，太陽光為一寬頻譜之複合光源，其包含了紅外線光、可見光及紫外光等。而該分光元件20係以該可見光之中央頻譜約580nm波長為一分界，將該光源40分成一長波段分射光41及一短波段分射光42，並且該長波段分射光41及該短波段分射光42分別以透射及反射形式離開該分光元件20。該長波段分射光41直接照射位於該分光元件20下方之一第一光吸收板31。該第一光吸收板31之吸收光譜係對應該長波段分射光41，而能有效的將該長波段分射光41吸收並且轉換成電能。該短波段分射光42反射後回到該聚光元件10，並且再次聚光後照射一第二光吸收板32。該第二光吸收板32之吸收光譜係對應該短波段分射光42，而能有效的將該短波段分射光42吸收並且轉換成電能。根據該分光元件20之材質及鍍膜材質及方式的不同，可將該長波段分射光41及該短波段分射光42以透射或反射的方式射出，因此，以上僅舉一較佳實施例而已，並不限制該分光元件20必須將該長波段分射光41以透射形式和該短波段分射光42必須以反射形式射出。更甚者，該分光元件20更可將該光源40分成紅外線光、可見光及紫外光，並且分別依據不同角度的透射或反射分別對應至特定吸收波長的光吸收板30。
　 請參閱圖3所示，其為本發明一較佳實施例之組裝結構示意圖，本發明利用一固定部50將該第二光吸收板32固定在該聚光元件10上方，該固定部50之設置不可以阻擋到該光源40照射至該聚光元件10。在本實施例中，該固定部50係為一透明片板，可供固定該第二光吸收板32並且能讓大部分的該光源40通過。
　 綜上所述，由於本發明不僅藉由該聚光元件10收聚光源40，降低該光吸收板30的設置面積以降低成本。更藉由複數該光吸收板30不同的光譜吸收特性分別對複數該分射光進行吸收轉換，如此一來，不需要大範圍吸收光譜的太陽能晶片，就能有效增加該光源40的吸收效率並降低因該聚光元件10之聚光效應產生高溫進而燒毀複數該光吸收板30之可能。因此本發明極具進步性及符合申請發明專利之要件，爰依法提出申請，祈 鈞局早日賜准專利，實感德便。
　 以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本發明之一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。

10‧‧‧聚光元件

20‧‧‧分光元件

30‧‧‧光吸收板

31‧‧‧第一光吸收板

32‧‧‧第二光吸收板

40‧‧‧光源

41‧‧‧長波長分射光

42‧‧‧短波長分射光

50‧‧‧固定部

圖1，係本發明一較佳實施例之結構設置示意圖。

圖2，係本發明一較佳實施例之光源路線示意圖。

圖3，係本發明一較佳實施例之組裝結構示意圖。

10‧‧‧聚光元件

20‧‧‧分光元件

30‧‧‧光吸收板

31‧‧‧第一光吸收板

32‧‧‧第二光吸收板

Claims (7)

1. 一種分光式集光發電裝置，其包含有：一用以收聚一光源之聚光元件；一相對該聚光元件設置的分光元件，該分光元件係設置在該聚光元件之一面以接收收聚後的該光源，並將該光源依據波段分成複數分射光，且該分光元件將複數該分射光分別以透射及反射形式射出；及複數光吸收板，其係分別設置在該分光元件與該聚光元件的兩側以分別吸收透射及反射的光，並轉換成電能。
2. 如申請專利範圍第1項所述之分光式集光發電裝置，其中該聚光元件為一菲涅爾透鏡形式之聚光片，其用以聚集該光源形成較小的投射面積。
3. 如申請專利範圍第1項所述之分光式集光發電裝置，其中該光源為一太陽光，該分光元件將該光源分成一長波段分射光及一短波段分射光。
4. 如申請專利範圍第3項所述之分光式集光發電裝置，其中複數該光吸收板具有兩個，且分別吸收該長波段分射光及該短波段分射光。
5. 如申請專利範圍第1項所述之分光式集光發電裝置，其中透射後的分射光直接照射在一第一光吸收板上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之分光式集光發電裝置，其中反射後的分射光通過該聚光元件並聚集在一第二光吸收板上。
7. 如申請專利範圍第6項所述之分光式集光發電裝置，其中更具有一固定部，其用以固定該第二光吸收板。