TWM502813U - 太陽能集光裝置 - Google Patents

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Description

太陽能集光裝置
本創作為一種太陽能集光裝置，特別是指一種用於太陽能電池或聚光式太陽能熱發電系統上以提高太陽能發電效率的太陽能集光裝置。
按，目前太陽能發電技術是以太陽能電池為主流，但目前太陽能電池發電面臨最大的問題，在於太陽能電池的光電轉換效率不佳，造成發電效能不足的問題，以致於傳統的太陽能發電系統必須使用大量的太陽能電池板產生電流，因此造成系統成本高昂。
為解決太陽能電池轉換效率不佳的問題，習知的太陽能發電系統一直設法改進太陽能電池的材料與製程技術以祈提高其轉換效率，然仍難有突破性的進展。採用III、V族材料以多層結構方式雖其轉換效率較高，然因其所需搭配的菲涅爾透鏡(fresnel lens)及雙軸追日系統要求的精度均極高，否則其有效放大倍率將陡降，故而其成本仍是偏高。是以，近來逐漸有以反射板或透鏡等集光裝置搭配追日之方式以提高矽材太陽能電池之光通量使其增效。
除了太陽能電池外，近年來聚光太陽能熱發電(或稱聚焦型太陽能熱發電：Concentrated solar power，縮寫：CSP)亦蓬勃發展中。CSP是一個集熱式的太陽能發電系統。它使用反射鏡或透鏡，利用光學原理將較大面積的陽光匯聚到一個相對細小的集光區中，令太陽能集中，在發電機上的集光區受太陽光照射而升高溫度，由光熱轉換原理將太陽能轉換化為熱能，熱能再通過熱機 (通常是蒸汽渦輪發動機)做功驅動發電機，從而產生的電力。
在上述的太陽能電池發電系統，或聚光太陽能熱發電(CSP)系統中，通常多採用反射板作為聚集太陽光能的技術手段。如圖13所示，為一個習用反光式太陽能集光裝置的模型，用以揭示其基本構造及原理。習用的反光式太陽能集光裝置主要構造為在一光能轉換單元1的側邊設置上多個傾斜的反射板3，利用反射板3將一太陽光源的光線反射於光能轉換單元1的受光面2上，藉由反射板3的反射作用，能夠將光能轉換單元1的受光面2的範圍以外的光線反射到光能轉換單元1的受光面2上。
習用的反光式太陽能集光裝置的集光效率，可定義為集光裝置的有效集光區域的面積相對於光能轉換單元1受光面2的面積，當各個反射板3組合起來的有效集光區域的面積(即各個反射板3頂端的開口所圍繞起來的面積)越大，則能夠將更多的太陽光源的光線集中到光能轉換單元1的受光面2上，而提高光能轉換單元1的有效進光量，因此若要增加集光裝置的集光效率，便必須增加反射板3的有效集光區域的面積，方能夠將更大範圍的光線集中到光能轉換單元1的受光面2上。
圖13所示為一對反射板3以向上且同時朝外傾斜的方向安裝於光能轉換單元1的受光面2的周圍，當光能轉換單元1的受光面2面向太陽時，太陽光源的光線會沿著光軸a的方向照射於光能轉換單元1的受光面2，且光軸a和受光面2相互垂直。由於太陽可視為一無限遠的光源，所以投射於反射板3的反射面的入射光線L1的行進方向也可視為和光軸a相互平行。光線L1經由反射板3反射後會形成一個投射於受光面2的反射光線L2，由反射原理，光線照射於平面上的入射角和反射角會相等，因此光線L1和反射板3反射面的夾角θ1亦會等於反射光線L2和反射板3的反射面之間的夾角θ2。當反射板3的反射面為平面狀時，從反射板3的反射面每一個位置反射出去的光線角度都會和反射光線L2 的角度相同。
然而，隨著太陽光照射於反射板3的位置越接近反射板3的上端，被反射板3反射的光線投射於受光面2上的位置會越往遠離該受光面2與該反射板3相交會處的另一端靠近，因此當反射板3的高度H超過一定高度，反射板3所反射的光線的投射點位置便落於受光面2的外側。如圖13所示，圖中標示反射光線L4表示為從反射板3最頂端邊緣位置入射的光線L3被該反射板3反射後投射於受光面2最邊緣位置的反射光線的路徑，因此當反射板3的高度大於圖13中所標示反射光線L4和反射板3交會的高度位置時，該部分反射板3所反射的光線便會位於反射光線L4的外側，亦即反射的光線會落於受光面2的外側，而無法投射在光能轉換單元1的受光面上，而無法供光能轉換單元1發電。
如圖13所示，由於反射板3高度高於和反射光線L4交會點以上的部分為無效的反射面，因此從光能轉換單元1的受光面2一直到反射板3與反射光線L4交會點之間的高度定義為有效集光高度H，而兩反射板3位於兩交會點之間的間距定義為有效集光寬度W。從上述模型可知，如果反射板3的有效集光寬度W越大，則集光裝置的集光效率越高，因此唯有透過改變反射板3與受光面2的相對傾斜角度α才能夠使反射板3的有效集光寬度W增加。
進一步就習用反光式太陽能集光裝置的模型加以分析，如圖13所示，透過光線反射原理可知入射光線L1與反射面3之夾角θ1會和反射光線L2與反射面3之夾角θ2相等，因此若反射板3和受光面2的相對傾斜角度α等於45度的狀態下，反射光線L2的反射路徑會和入射光線L1呈90度夾角，以致於反射光線L2會和受光面2相互平行而無法被投射在受光面2上。而當反射板3和受光面2的相對傾斜角度α超過45度之後，反射板3所反射的反射光線L2開始投射於受光面2之上。
如圖14A及圖14B所示，揭示反射板3和受光面2相對傾斜 角度α對於有效集光高度H與有效集光寬度W的影響。其中可發現當光能轉換單元1的受光面2寬度固定的情形下，當反射板3和受光面2相對傾斜角度α逐漸增加(即反射板3從接近45度傾斜狀態逐漸變化為接近90度的狀態)，反射板3的有效集光寬度W會逐漸增加，但有效集光高度H也會隨之增加。同時，從圖14A至圖14B的變化可知，當反射板3與受光面2的相對傾斜角度α增加時，有效集光寬度W增加的幅度會逐漸地小於有效集光高度H的增加幅度，甚至於在反射板3和受光面2的相對傾斜角度α大約在大於75度以後，有效集光高度H隨著相對傾斜角度α增加的變化速度會急遽增加，因此造成有效集光高度H和有效集光寬度W比率懸殊的狀況。
因此，在習用的反光式太陽能集光裝置的有效集光寬度W的增加幅度受到其幾何形狀的限制，而無法大幅增加，否則將面臨反射板3的高度過高，導致集光裝置體積龐大，且提高了設置成本降低其實用性。
故，如何藉由反射板3結構設計的改良，來提高太陽能集光裝置的集光效率，以克服上述的缺失，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。
本創作實施例在於提供一種太陽能集光裝置，其所欲解決的問題在於解決習用的以反射板作為集光技術手段的太陽能集光裝置增加有效集光寬度時會導致反射板高度急速增加，致使反射板的集光效率受限而無法提升的問題。
本創作採用技術手段，係為將反射板的反光面由多個相互連接的反光面組合而成，各個不同的反光面被安排成和一光能轉換單元的受光面的夾角各自不同的傾斜角度，並且使得每一個反光面可將垂直於受光面的太陽光源的光線反射後投射在反光面的相同投射區域中，使得各該反光面所投射的光線集中在所述光能轉 換單元的受光面上。
本創作實施例，主要包括：一光能轉換單元、及至少兩反射裝置。所述光能轉換單元可為一太陽能電池板，或者為一用於聚光太陽能熱發電(CSP)系統使用的光熱轉換裝置，該光能轉換單元具有一受光面，所述兩反射裝置分別設置於所述受光面相對的兩側邊，兩所述反射裝置分別具有多個彼此相互連接的反射面，其中每一所述反射面與所述受光面之間分別具有不同相對傾斜角度，且每一所述反射面與受光面的相對傾斜角度介於45度至90度範圍內，其中每一所述反射面分別具有不同的反射面高度以及傾斜角度，並且每一所述反射面的高度及傾斜角度係安排成使得各該反射面能夠分別地將所述太陽光源的光線反射於所述光能轉換單元的所述受光面上的同一投射區域中。
本創作實施例中，每一個反射裝置的多個反射面中，最鄰近於受光面的反射面具有最小的傾斜角度(但此一傾斜角度大於45度)，而最遠離受光面的末端的反射面具有最大的傾斜角度(但此一最末端的反射面的傾斜角度小於90度)，且每一個反射面的傾斜角度小於和所述反射面相鄰的次一個反射面的傾斜角度。
本創作的有益效果在於，由於反射裝置由多個不同傾斜角度的反射面所組成，因此使得本創作的反射裝置可以突破習用的由單一傾斜角度的反射面構成的反射板裝置，其反射板的頂端開口的寬度受限於反射板與受光面的夾角，以及光能轉換單元受光面寬度的限制，而達到在有限的反射板高度之下增加反射板頂端開口寬度，以提高反射裝置有效集光區域的面積，達到提高太陽能集光裝置的集光效率的功效。
為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。
a‧‧‧光軸
H‧‧‧有效集光高度
W‧‧‧有效集光寬度
θ‧‧‧反射光線傾斜角度
θ1‧‧‧入射光線與反射面之夾角
θ2‧‧‧反射光線與反射面之夾角
α‧‧‧相對傾斜角度
L1‧‧‧入射光線
L2‧‧‧反射光線
L3‧‧‧入射光線
L4‧‧‧反射光線
r1‧‧‧光線反射路徑
r2‧‧‧光線反射路徑
r3‧‧‧光線反射路徑
r3’‧‧‧光線反射路徑
1‧‧‧光能轉換單元
2‧‧‧受光面
3‧‧‧反射板
10‧‧‧光能轉換單元
11‧‧‧受光面
12‧‧‧基準平面
13‧‧‧中心線
20‧‧‧反射裝置
20A‧‧‧第一反射裝置
20B‧‧‧第二反射裝置
21‧‧‧反射面
22‧‧‧板體
23‧‧‧支架
30‧‧‧基底
31‧‧‧凹槽
40‧‧‧輔助集光裝置
50‧‧‧聚光透鏡
圖1為本創作第一實施例的太陽能集光裝置的構造示意圖。
圖2為本創作第一實施例的太陽能集光裝置的立體分解圖。
圖3為本創作第一實施例的太陽能集光裝置的俯視圖。
圖4為本創作第二實施例的太陽能集光裝置的俯視圖。
圖5為本創作第三實施例的太陽能集光裝置的俯視圖。
圖6為本創作第三實施例的太陽能集光裝置的立體組合圖。
圖7為本創作第四實施例的太陽能集光裝置的組合剖視圖。
圖8為本創作第五實施例的太陽能集光裝置的構造示意圖。
圖9為本創作第六實施例的太陽能集光裝置的俯視圖。
圖10為本創作第六實施例的太陽能集光裝置的立體組合圖。
圖11為本創作第七實施例的太陽能集光裝置的俯視圖。
圖12為本創作第七實施例的太陽能集光裝置的構造示意圖。
圖13為習用的太陽能集光裝置的構造示意圖。
圖14A及圖14B為習用的太陽能集光裝置的反射板傾斜角度與有效集光高度變化情形的構造示意圖。
 〔第一實施例〕
如圖1至圖3所示，為一具有本創作之太陽能集光裝置的太陽能發電裝置，其主要包括：一光能轉換單元10，及至少兩反射裝置20。其中，所述光能轉換單元10可為一太陽能電池板，或者為一用於聚光太陽能熱發電(CSP)系統使用的光熱轉換裝置(例如吸熱板)，該光能轉換單元10具有一受光面11，且該受光面11位於一基準平面12上，一太陽光源的光線可直射於該受光面11上，或者經由所述反射裝置20將該太陽光源的光線反射於該受光面11上，再經由光能轉換單元10將所述太陽光源的光線轉換為電能或熱能，以產生電力。
圖1是用來說明本創作之太陽能集光裝置的基本原理及架構，本創作第一實施例的太陽能集光裝置至少具有兩個所述反射 裝置20，該兩反射裝置20分別設置於光能轉換單元10的受光面11相對的兩側邊。該兩反射裝置20分別具有多個彼此相互連接的反射面21，用以將一太陽光源的光線反射至光能轉換單元10的受光面11上。
為便於說明起見，本說明書後續說明中，將提及的反射面21的高度、反射面21的傾斜角度以及反射光線的投射區域等用詞定義如下。本說明書中，以下所述及的反射面21高度，係定義為從反射裝置20的側面視角觀察，每一個不同的反射面21沿著與受光面11垂直的方向量測其兩側端點之間的間距。而所述反射面21的傾斜角度，則定義為每一個反射面21和所述受光面11安裝的基準平面12之間的夾角。而所述投射區域，則定義為所述太陽光源和所述受光面11垂直的狀態下，太陽光源的光線經由所述反射面21反射後，投影於受光面11上時所形成的光線投影範圍。
本創作的反射裝置20的主要特徵，在於每一所述反射面21分別具有不同的反射面高度以及傾斜角度，並且各個不同的反射面21係藉由不同反射面高度及傾斜角度的安排，使得各個不同的反射面21能夠共同地將垂直於受光面11的太陽光源的光線反射於光能轉換單元10的受光面11上的同一投射區域中。同時，如圖2及圖3所示，本創作的反射裝置20的每一個反射面21，係為和光能轉換單元10的受光面11的寬度相同，因此使得各個反射面21所反射的光線能夠以和受光面11的側邊垂直的方向將光線反射於受光面11上，而在受光面11上形成矩形的光線投射區域。
本創作的反射裝置20將各反射面21設計成和受光面等寬的矩形平面的主要目的，在於可以使得每一個反射面21所反射的光線都能夠在受光面11上形成矩形的光線投射區域，以使得各個反射面21所反射的光線能夠均勻地分佈於受光面11上。
如圖1所示，由於每一個反射面21所形成的投射區域是和每一個反射面的傾斜角度以及高度相關，因此本創作的反射裝置20 透過將每一個反射面21安排成具有不同的高度與傾斜角度的方式，達到將每一個反射面21所形成的投射區域共同地位於受光面11上相同區域中(亦即每一個反射面21所形成的投射區域相互重疊)。
以下進一步說明本創作的反射裝置20的反射面21的具體安排方式，如圖1所示，由於光線反射原理，每一個反射面21的傾斜角度必須介於45度至90度之間，才能夠使得與受光面11相垂直的太陽光源的光線反射於受光面11上，因此本創作每一個反射面21的傾斜角度係設計成介於45度至90度之間的角度。
如圖1所示實施例中，每一個反射裝置20分別具有三個不同的反射面21，然而在此必須強調，本創作的反射裝置20的反射面21數量並不限於圖1所示實施例所揭露的反射面21數量所限制，其可依據需求增加或減少反射面21的數量。同時反射裝置20的每一個反射面21可以為平面狀的反射面，當反射面21為平面狀時，可以達到最為平均的光線反射效果，使得被反射面21所反射的光線能夠以平均的強度投射在受光面上。然而若反射面21為略帶曲度的弧形，或者是波浪面等形狀也是本創作的反射面21可採用的選項，然而在此必須說明，若反射面21採用弧形面或波浪面，其反射面的曲度必須控制在不會造成在光能轉換單元10的受光面11上聚焦的情形，以避免反射光線在受光面11上集中，造成熱集中現象。
如圖1及圖2所示，本創作第一實施例的反射裝置20的每一個反射面21係呈平面狀，因此依據光線反射原理，投射在同一個反射面21上的每一個不同位置處的光線都會被該反射面21以相同的角度反射，因此如圖1所示，圖中以虛線r3、和虛線r3’標示太陽光源的光線投射於反射裝置20中排序為第三的的反射面21的上緣及下緣位置時所形成的光線反射路徑，依據光線反射原理可知，由於該反射面21為一平面，且投射於該反射面21上各個 位置處的太陽光源的光線可視為相互平行的光線，因此使得太陽光源的光線經由同一反射面21所反射的光線行進路徑會相互平行，因此使得圖中所示虛線r3、和虛線r3’也會呈相互平行狀態。
同時，圖1中所標示虛線r1表示多個反射裝置20中鄰接於受光面11的第一個反射面21的光線反射路徑，而虛線r2表示排列於第二順序位置的反射面21所反射光線的行進路徑。
本創作反射裝置20的各個反射面21的光線反射路徑的安排方式，是讓每一個反射面21所反射的光線都共同地投射於所述受光面11上相同的投射區域中，同時避免每一個反射面21干涉到連接於該反射面21後面的另一個反射面的光線反射路徑。本創作的第一實施例中，每一個反射面21所反射光線形成的投射區域是涵蓋整個受光面11的面積，而且如圖1所示，為使得每一個反射面21的光線反射效率達到最佳化，本創作將每一個反射面21的傾斜角度及高度調整成使得各個反射面的上緣及下緣所反射光線的行進路徑正好分別通過受光面11的兩側邊緣位置，例如圖1所示反射裝置中，排列順序為第3的反射面上緣及下緣的光線反射路徑r3及r3’分別對齊於受光面11的兩側邊緣，因此使得該排列順序為第三的反射面21所反射光線形成的投射區域正好涵蓋整個受光面11。
此外，為避免每一個反射面21所反射的光線受到其他反射面21的干涉，造成光線損失情形，本創作每一個反射面21的傾斜角度必須安排成使得每一個反射面21的傾斜角度等於或小於各個反射面21的上緣所鄰接的另一反射面21所反射光線的光線反射路徑的傾斜角度，例如圖1所示，其中反射裝置20與受光面11鄰近的一端起算第一順序位置的反射面21的傾斜角度係等於或小於排序第二的反射面的光線反射路徑的傾斜角度，如圖所示，該實施例中排序第二的反射面21的光線反射路徑r2的傾斜角度係安排成與排序第1的反射面的傾斜角度相等的狀態，因此使得排序 第二的反射面21的反射光線能夠以接近平貼於排序第一的反射面21的表面的方向投射於受光面11上。而圖中排序第三的反射面21，其傾斜角度的安排也依照同樣方式，安排成使得排序第三的反射面21的光線反射路徑r3及r3’的傾斜角度大於排序第二的反射面21的傾斜角度的方式，使得排序第三的反射面21的光線反射路徑可不受排序第二的反射面所干涉。
因此本創作的反射裝置20的各個反射面21的傾斜角度安排方式可以歸納出下列關係：
1、首先，反射裝置20的每一個反射面21的傾斜角度變化區間是介於45度至90度的角度範圍內。
2、每一個反射裝置20的多個反射面21中，最鄰近於受光面11的反射面21具有最小的傾斜角度(但此一傾斜角度大於45度)，而最遠離受光面11的末端的反射面21具有最大的傾斜角度(但此一最末端的反射面21的傾斜角度小於90度)，且每一個反射面21的傾斜角度小於和所述反射面21相鄰的次一個反射面21的傾斜角度。
3、每一個反射裝置20的多個反射面21當中，每一個反射面21的傾斜角度等於或小於和所述反射面21相鄰的次一個反射面21的光線反射路徑的傾斜角度。
上述連接關係，可以符合下列關係式：αn <αn+1， 且αn ≦θn+1， 且45°<α<90°，其中各代號代表意義如下：α：代表每一個反射裝置20的各個反射面21與基準平面12的相對傾斜角度；θ：代表太陽光源的光線投射於每一個反射面21上所形成的光線反射路徑的傾斜角度；n：代表反射裝置20中每一個反射面21以鄰近於所述受光面11的一端朝向遠離所述受光面11的方向排序的順序，且n為大於或等於1且小於每一個反射裝置20中所 具有反射面21的總數的正整數。
從圖1中可瞭解本創作使用的反射裝置20的每一個反射面21的傾斜角度及反射面高度安排方式的技術原理，本創作的反射裝置20透過將多個不同的反射面21以上述方式組合安排，能夠使得反射裝置20能夠突破習用的由單一傾斜角度的反射面構成的反射板裝置，其反射板的頂端開口的寬度受限於反射板與受光面的夾角以及光能轉換單元受光面寬度的限制，而達到在有限的反射板高度之下增加反射板頂端開口寬度，以提高反光裝置有效集光區域的面積，達到提高太陽能集光裝置的集光效率的功效。
如圖2所示為本創作第一實施例的反射裝置的具體結構的立體圖，圖2所示實施例中，包括有二對反射裝置20分別設置在光能轉換單元10的四個側邊，每一個反射裝置20由一至少一板體22，及至少一設置於所述板體的背面的支架23所構成，該板體22係為與光能轉換單元10的受光面11等寬的板體，且藉由支架23設置在光能轉換單元10的受光面11的四個側邊。如圖3所示，本創作第一實施例的四個反射裝置20設置在光能轉換單元10的受光面11的四周，因此當以俯視角度觀察四個反射裝置20是以十字形狀排列，同時該實施例中每一個反射裝置20分別具有相同的寬度與高度。
第一實施例的太陽能集光裝置由於四個反射裝置20分別設置在光能轉換單元10的兩個相對的側邊上，因此可提供兩個軸向的集光功效，因此適合搭配雙軸向(即俯仰及旋轉兩軸向)的太陽能追日系統使用。
〔第二實施例〕
如圖4所示，為本創作第二實施例，本創作第二實施例的太陽能集光裝置係包含了四個反射裝置20設置在一矩形的光能轉換單元10的四個側邊。同時，該四個反射裝置20中，又可分為一對高度較高的第一反射裝置20A，以及一對高度較低的第二反射 裝置20B。其中該兩第一反射裝置20A是設置在光能轉換單元10的相對的兩側邊，而高度較低的兩第二反射裝置20B是設置在光能轉換單元的另外兩相對的側邊。
第二實施例的第二反射裝置20B的高度低於第一反射裝置20A的高度。此種搭配方式適用於單軸追日系統；或於土地成本高昂之都會區之小電站，因場地形狀、大小之限制為求最大發電量，可採雙軸追日以此種搭配方式，增加其佈列時的選擇彈性。
〔第三實施例〕
如圖5及圖6所示，為本創作第三實施例，第三實施例中，包括有兩反射裝置20，及一光能轉換單元10，其中該兩反射裝置20係安裝在光能轉換單元10的相對的兩側邊。
本創作第三實施例的反射裝置20僅設置在光能轉換單元10的兩側邊，因此僅具有在光能轉換單元10的受光面11的單一方向的集光功效，因此適合搭配僅具有單一軸向的追日系統的太陽能發電系統使用，或將反射裝置20沿著南北向排列，固定不追日。此外如圖6所示，第三實施例中由於僅有在光能轉換單元10的兩側邊設置反射裝置20，因此能夠以多組光能轉換單元10及多組反射裝置20以側面並排方式設置，組合成為大面積的光能轉換系統。
〔第四實施例〕
如圖7所示，係為本創作的第四實施例，本創作第四實施例主要針對反射裝置20的製造成型方式加以變化。如圖7所示，本創作第四實施例的太陽能集光裝置包括有：一基底30、多個光能轉換單元10，及多個設置在基底30上的凹槽31與反射裝置20。其中各該凹槽31從基底30的上表面貫穿到下表面，所述多個光能轉換單元10是設在基底30上位於各該凹槽31的開口處。同時所述多個反射裝置20是分別設置在多個凹槽31的兩側壁面。所述基底30可以為發泡材料、塑膠、木材、金屬、或各種複合材料(如玻璃纖維補強材)，...等易於塑形的材料製成，且所述的多個反 射裝置20是將反射面21直接成形在各個凹槽31的側壁，然後再於側壁設置反光層(如反射膜、反射片、電鍍層)等，以形成所述多個反射面21。
本創作第四實施例採用不同製造方法製成所述反射裝置20，然而其基本原理與前述各實施例的反射裝置的原理及功用均為相同，且可與前述各實施例的技術手段相結合運用。
〔第五實施例〕
如圖8所示，為本創作第五實施例，第五實施例的主要特徵，反射裝置20的每一個反射面21將太陽光源的光線反射後於光能轉換單元10的受光面11上所形成的投射區域僅涵蓋受光面11一半的區域。如圖8所示實施例中，位於圖中所標示受光面11的中心線13右側的反射裝置20的各個反射面21所反射的光線係投射於受光面11的左側邊緣至中心線之間的區域，而中心線13左側的反射裝置20的各個反射面21所反射的光線所形成的投射區域，是涵蓋受光面11右側邊緣至其中心線13之間的區域，因此使得該受光面11位於中心線13兩側的區域分別由不同的反射裝置20的反射面21所投射光線所涵蓋。
該實施例揭示本創作的太陽能集光裝置可以採用由不同的反射裝置20分別涵蓋光能轉換單元10的受光面11上不同區域的方式，來達成集光的功效。藉由此一方法，可使得光能轉換單元10的受光面11各區域的進光強度更為平均。
同時，從該實施例可知，本創作的太陽能集光裝置的反射裝置20的每一個反射面21的傾斜角度與高度的安排，也可進一步安排成使得各該反射面21能夠分別地將太陽光源的光線反射於所述光能轉換單元10的所述受光面11上的不同投射區域，且每一所述反射面所形成的投射區域共同地涵蓋所述受光面11的全部區域，亦即可以將受光面11區分為多個不同的投射區域，然後將每一個反射面21的高度及傾斜角度分別安排成可將光線投射在各個 不同投射區域中，以使得反射裝置20所反射的光線可以平均地投射在受光面11上的每一個角落，或者是可以藉由將每一個反射面21所反射的光線所形成的投射區域部分地重疊，達到局部增加受光面11承受的進光量的目的。
〔第六實施例〕
如圖9及圖10所示，為本創作第六實施例，第六實施例所揭示的太陽能集光裝置包括：一光能轉換單元10、多個反射裝置20、及多個輔助集光裝置40。其中光能轉換單元10及反射裝置20的結構與技術特徵與前述各實施例相同，因此不予贅述。
該實施例中，反射裝置20分別排列設置於光能轉換單元10的受光面11的四個側邊，因此以俯視角度觀察時，各個反射裝置20呈十字形排列。該實施例進一步於每兩個相鄰的反射裝置20之間的間隙設置一輔助集光裝置40。該實施例中輔助集光裝置40為一個設置連接於兩相鄰的反射裝置20彼此相鄰的兩側邊之間的圓弧狀反射罩，該輔助集光裝置40的反射罩的斷面形狀係具有圓弧曲線，且每一個輔助集光裝置40的反射罩均具有特定的傾斜角度，可將太陽光源的光線反射後投射於光能轉換單元10的受光面11上。藉由該輔助集光裝置40，可將反射裝置20沒有涵蓋到的區域的光線反射於光能轉換單元10的受光面上，以增加其整體進光量。
〔第七實施例〕
如圖11及圖12所示，本創作第七實施例與第六實施例相同均為在每兩個相鄰的反射裝置20之間的間隙處設置一輔助集光裝置。該實施例的輔助集光裝置為多個聚光透鏡50，各該聚光透鏡50覆蓋於每兩個相鄰反射裝置20之間的空隙處的上方位置，用以將投射至該空隙處的光線折射至光能轉換單元10的受光面11上。該實施例中，四個聚光透鏡50為取一個完整的菲涅爾透鏡(fresnel lens)之四個角落的方式所形成，每一個聚光透鏡50分 別可將通過所述聚光透鏡的光線投射或聚焦於光能轉換單元10的受光面11上，藉以增加本創作之太陽能集光裝置的光能轉換單元10整體的進光量。
〔實施例的可能功效〕
本創作的有益效果在於，由於反光裝置由多個不同傾斜角度的反射面所組成，因此使得本創作的反光裝置可以突破習用的由單一傾斜角度的反射面構成的反射板裝置，其反射板的頂端開口的寬度受限於反射板與受光面的夾角，以及光能轉換單元受光面寬度的限制，而達到在有限的反射板高度之下增加反射板頂端開口寬度，以提高反光裝置有效集光區域的面積，達到提高太陽能集光裝置的集光效率的功效。
以上所述僅為本創作的較佳可行實施例，非因此侷限本創作的專利範圍，故舉凡運用本創作說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本創作的保護範圍內。
θ‧‧‧反射光線傾斜角度
α‧‧‧相對傾斜角度
r1‧‧‧光線反射路徑
r2‧‧‧光線反射路徑
r3‧‧‧光線反射路徑
r3’‧‧‧光線反射路徑
10‧‧‧光能轉換單元
11‧‧‧受光面
12‧‧‧基準平面
13‧‧‧中心線
20‧‧‧反射裝置
21‧‧‧反射面

Claims (14)

  1. 一種太陽能集光裝置，係用以將一太陽光源的光線集中到一光能轉換單元，以提高所述光能轉換單元的進光量，所述光能轉換單元具有一受光面，所述受光面位於一基準平面上，所述太陽能集光裝置包括：至少兩反射裝置，用以將所述太陽光源的光線反射於所述受光面上，兩所述反射裝置分別設置於所述受光面相對的兩側邊，兩所述反射裝置分別具有多個彼此相互連接的反射面，其中每一所述反射面分別具有不同的相對於所述基準平面的傾斜角度，並且每一所述反射面的相對傾斜角度係安排成使得各該反射面能夠分別地將所述太陽光源的光線反射於所述光能轉換單元的所述受光面上。
  2. 如請求項1所述的太陽能集光裝置，其中每一個所述反射裝置的多個所述反射面分別具有不同的反射面高度以及各該反射面相對於所述基準平面的傾斜角度，並且每一所述反射面的高度及傾斜角度係安排成使得各該反射面能夠分別地將所述太陽光源的光線反射於所述光能轉換單元的所述受光面上的同一投射區域中。
  3. 如請求項2所述的太陽能集光裝置，其中每一反射裝置的多個所述反射面將所述太陽光源的光線反射形成的反射光線投射於所述受光面上所形成的所述投射區域至少涵蓋所述受光面的一側邊緣至所述受光面的中央位置的範圍。
  4. 如請求項2所述的太陽能集光裝置，其中多個所述反射面將所述太陽光源的光線反射形成的反射光線投射於所述受光面上所形成的所述投射區域涵蓋所述受光面的全部範圍。
  5. 如請求項2至4任一項所述的太陽能集光裝置，其中每一所述反射面相對於所述受光面的相對傾斜角度分別介於45度至90 度的角度範圍內，且每一個反射裝置的多個所述反射面之中，最鄰近於所述受光面的所述反射面具有最小的傾斜角度，且最遠離所述受光面的所述反射面具有最大的傾斜角度，且每一所述反射面的傾斜角度小於和所述反射面相鄰的次一所述反射面相對於所述基準平面的傾斜角度；且每一所述反射面的傾斜角度等於或小於和所述反射面相鄰的次一所述反射面的光線反射路徑與所述基準平面的相對傾斜角度。
  6. 如請求項5所述的太陽能集光裝置，其中每一所述反射裝置的多個所述反射面的傾斜角度符合下列關係：αn <αn+1 ，且αn ≦θn+1 ，且45°<α<90°，其中α代表每一所述反射面與所述基準平面的相對傾斜角度，θ代表所述太陽光源的光線投射於每一個所述反射面上所形成的光線反射路徑與所述基準平面的相對傾斜角度，n代表所述反射裝置中每一所述反射面以鄰近於所述受光面的一端朝向遠離所述受光面的方向排序的順序，且n為大於或等於1且小於每一個反射裝置中所具有所述反射面的總數的正整數。
  7. 如請求項5所述的太陽能集光裝置，其中所述反射裝置包括有兩設置於所述受光面的相對兩側邊的第一反射裝置，以及設置於所述受光面的另外相對的兩側邊的兩第二反射裝置，所述第一反射裝置和第二反射裝置以十字形狀排列。
  8. 如請求項7所述的太陽能集光裝置，其中每一所述第一反射裝置和相鄰的所述第二反射裝置相間隔處分別設置有一輔助集光裝置。
  9. 如請求項8所述的太陽能集光裝置，其中所述輔助集光裝置為多個連接於相鄰的所述第一反射裝置與所述第二反射裝置彼此相鄰的兩側邊之間的圓弧狀反射罩。
  10. 如請求項8所述的太陽能集光裝置，其中所述輔助集光裝置為多個設置於所述第一反射裝置與所述第二反射裝置上方的聚 光透鏡。
  11. 如請求項1所述的太陽能集光裝置，其中每一個所述反射裝置的多個所述反射面分別具有不同的反射面高度以及各該反射面相對於所述基準平面的傾斜角度，並且每一所述反射面的高度及相對傾斜角度係安排成使得各該反射面能夠分別地將所述太陽光源的光線反射於所述光能轉換單元的所述受光面上的不同投射區域中，且每一所述反射面所形成的投射區域共同地涵蓋所述受光面的全部面積。
  12. 如請求項1所述的太陽能集光裝置，其中每一個所述反射裝置由一至少一板體及至少一設置於所述板體的背面的支架所構成，其中多個所述反射面設置於所述板體的正面。
  13. 如請求項1所述的太陽能集光裝置，其中每一個所述反射裝置設置於一基底上，所述基底設置有多個凹槽，所述凹槽的側面設有反光材料以構成所述反射裝置的多個所述反射面。
  14. 如請求項1所述的太陽能集光裝置，其中所述光能轉換單元為一太陽能電池板或一光熱轉換裝置。
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