WO2013010312A1 - 一种用于聚光太阳能发电系统中的二次聚光装置 - Google Patents
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Definitions
- the secondary concentrating device made of glass needs to be very cautious during the processing and installation process. If the collision occurs, the components of the above materials will directly affect the concentrating efficiency, and the entire secondary concentrating needs to be repaired. The device needs to be replaced with a new secondary concentrating device, further increasing the cost of the concentrating photovoltaic power generation system. Summary of the invention
Abstract
一种用于聚光太阳能发电系统中的二次聚光装置（100），所述二次聚光装置（100）设置于聚光透镜（200）与太阳能聚光电池（400）之间，所述二次聚光装置（100）包括一容器和充注于所述容器中用于透射太阳光线的液态光学介质（104）。该二次聚光装置（100）以一定形状的容器限制液态光学介质（104）的形状，由液态光学介质（104）取代现有的玻璃聚光部件，使入射光线（300）在容器壁上发生全反射，降低二次聚光装置（100）的折射率，增加光线透过率，降低二次聚光装置（100）的光损失。
Description
说 明 书 一种用于聚光太阳能发电系统中的二次聚光装置
技术领域
本发明涉及光学聚光领域， 尤其涉及一种用于聚光太阳能发电系统中的二 次聚光装置。 背景技术
在能源问题日益突出的今天， 太阳能作为一种取之不尽用之不竭且清洁无 污染的绿色能源，对其有效开发利用已成为具活力的研究领域之一。迄今为止， 太阳能光伏发电经历了三个发展阶段。
第一代为晶体硅太阳电池。 晶体硅太阳电池的实验室效率达到了 24.7%, 大规模生产商用产品的效率为 17%以上。 但是， 由于受单晶硅材料价格及繁瑣 的加工工艺限制， 致使单晶硅太阳电池成本居高不下。
第二代是薄膜太阳电池。薄膜太阳电池也取得了令人瞩目的成就， CulnSe2 和 CdTe等薄膜电池的实验室效率目前分别为 16.5%和 18.5%, 虽然仍有望在 效率上进一步突破， 但前者稳定性差， 后者又较难制作。 非晶硅及氢化非晶硅 的来源较广， 但是转换效率较低， 且大面积薄膜制作也存在价格高的问题。 相 比之下， GaAs基的太阳电池 30%乃至更高的效率独具优势， 但是碎化镓的材 料成本远高于硅电池的材料成本， 而电池片的价格是光伏系统成本最主要的部 分。 因此， 高额成本成为制约光伏发电大规模应用的主要障碍。
第三代是聚光光伏发电系统。 所谓聚光光伏发电系统是通过采用廉价的聚 光系统将太阳光会聚到面积很小的高兴能光伏电池上， 从而大幅度地降低系统 的成本及昂贵的太阳电池材料用量。 在聚光条件下， 一方面， 电池芯片单位面 积接收的辐射功率密度大幅度地增加， 太阳电池光电转换效率得以提高； 另一 方面， 对于给定的输出功率， 可以大幅度降低太阳电池芯片的消耗， 从而降低 系统的成本。
按照光学类型划分， 常用的聚光系统通常分为折射聚光系统和反射聚光系
统。 反射式聚光系统聚光倍数较低， 难以大幅度降低发电成本。 实际应用大多 是利用聚光透镜的折射聚光系统。 通常， 可以选用菲涅耳透镜作为聚光透镜。 它的聚焦方式可以是点聚焦， 也可以是线聚焦。 请参考图 1 , 图 1 所示为点聚 焦结构菲涅耳透镜，点聚焦是将太阳发出的光线 300通过菲涅耳透镜 200聚焦 在一个太阳能聚光电池 400上。 再请参考图 2和图 3, 图 2所示为线聚焦结构 菲涅耳透镜， 图 3所示为线聚焦结构圓顶型菲涅耳透镜。 线聚焦将太阳发出的 光线 300通过菲涅耳透镜 200聚焦在太阳电池中太阳能聚光电池 400组成的线 阵列上。
从光学实现方式上， 折射式聚光系统分为单次聚光和二次聚光。 单次聚光 对跟踪系统的要求非常高， 且所需的太阳能聚光电池面积较大， 成本较高， 因 此， 为了增加聚光比， 或者增加聚光光束的入射角， 常常使用二次聚光元件， 尤其适宜采用折射率低的二次聚光装置以增强反射光线， 提高二次聚光装置的 光透过率。 现有的二次聚光装置通常使用例如 K9玻璃 （K9玻璃是用 K9材料 制成的玻璃制品， K9的组成如下: S i 02=69. 1 3% , B203=1 0. 75% , Ba0=3. 07% , Na20=1 0. 40% , K20=6. 29% , As203=0. 36% )等制成， 这样的二次聚光装置存在下 列缺陷：
第一， 现有的玻璃材料等二次聚光装置折射率高， 如 K9玻璃的折射率 n « 1 .517, 使得光线不容易透过， 光损失多。
第二， 在聚光光伏发电系统中， 当菲涅耳透镜的面积是太阳能聚光电池面 积的 500倍到 1000倍， 则称作高倍聚光。 由于存在菲涅耳反射损失， 二次聚 光装置会吸收热量， 对于高倍聚光的光伏系统， 这种热量是不可忽视的， 由于 现有的二次聚光装置如玻璃等都为固态物质， 比热容较小， 吸收的热量非常有 限， 故而需要具有较高散热能力的辅助散热装置， 对散热装置过高的性能要求 必然增加聚光光伏发电系统的成本。
第三， 玻璃制成的二次聚光装置在加工安装过程中需非常谨慎， 若发生碰 撞损坏上述材质的元件将直接对聚光效率产生极大的影响， 维修时需要将整个 二次聚光装置都需要替换为新的二次聚光装置， 进一步增加了聚光光伏发电系 统的成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于聚光太阳能发电系统中的二次 聚光装置， 以液态光学介质取代现有的玻璃聚光装置， 使入射光线透射过容器 内液态光学介质， 并在折射到容器器壁上时发生全发射， 降低聚光装置的折射 率， 增加光线透过率， 有效降低二次聚光系统的光损失。
为了达到上述目的， 本发明提出了一种用于聚光太阳能发电系统中的二次 聚光装置， 所述二次聚光装置设置于聚光透镜与太阳能聚光电池之间， 所述二 次聚光装置包括一容器和充注于所述容器中用于透射太阳光线的液态光学介 上述二次聚光装置， 所述容器的材质为玻璃。
上述二次聚光装置， 所述容器为削顶圓锥体形， 包括一第一平面和一与所 述第一平面相对的第二平面， 所述第一平面的面积大于所述第二平面的面积， 所述第二平面面对所述太阳能聚光电池。
上述二次聚光装置， 所述液态光学介质包括至少一种液态或半液态介质。 上述二次聚光装置， 所述液态介质为水、 乙醇、 矿物油、 松柏油、 硅胶或 凝胶。
上述二次聚光装置， 所述容器中充注有至少两种液态介质， 所述液态介质 的折射率从所述容器的上层至下层逐步降低。 中溢出的光线再次全反射回到液态光学介质中的容器。
上述二次聚光装置， 所述容器的器壁经过表面镀膜处理并可使从所述液态 光学介质中溢出的光线再次全反射回到液态光学介质中的容器。
上述二次聚光装置， 所述表面镀膜处理是指在容器器壁上镀设金属膜或金 属氧化物膜或金属氟化物膜。
上述二次聚光装置， 所述金属膜为铝膜或银膜， 所述金属氟化物膜为氟化 铝膜。
相对于现有的二次聚光元件， 本发明的二次聚光装置以一定形状的容器限 制液态或半液态介质的形状， 由液态光学介质取代现有的玻璃聚光装置， 使入 射光线透射过容器内液态光学介质， 并在折射到容器器壁上时发生全发射， 降
低聚光装置的折射率， 增加光线透过率， 有效降低二次聚光系统的光损失； 其 优势在于：
第一， 避免使用价格日益昂贵的二氧化硅基材， 而是使用液态光学介质， 降低了成本；
第二， 相对于玻璃材质的二次聚光元件， 本发明二次聚光装置的更容易加 工， 故加工周期更短；
第三， 本发明可分多层进行液态光学介质的组合， 使光线到达太阳能聚光 电池表面的角度尽量接近垂直， 减小必然存在的费涅尔反射损失；
第四， 在跟踪偏失的情况下， 利用容器壁的不同厚度以及材料不同， 可使 溢出液态光学介质的光线在容器壁上形成全反射， 导入至太阳能聚光电池上； 第五， 本发明的二次聚光装置具有更高的热容量；
第六， 当本发明的二次聚光装置发生损坏时， 其内部的液态光学介质还可 以继续利用， 降低了聚光光伏发电系统的成本。 附图说明
通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述， 本发明上述特征和优点 将会变得更加清楚和容易理解。
图 1是点聚焦结构菲涅耳透镜；
图 2是线聚焦结构菲涅耳透镜；
图 3是线聚焦结构圓顶型菲涅耳透镜；
图 4是本发明二次聚光装置实施例一的示意图；
图 5是本发明二次聚光装置实施例二的示意图；
图 6是图 5所示二次聚光装置的放大图；
图 7是本发明二次聚光装置实施例三的示意图；
图 8是本发明二次聚光装置实施例三外壁加厚的示意图；
图 9是削顶圓锥体形二次聚光装置示意图；
图 10是梯形体二次聚光装置示意图。
附图符号说明：
100-二次聚光装置， 200-菲涅耳透镜，
300-入射光线， 400-太阳能聚光电池,
101 -第一平面， 102-第二平面，
1 03-外壁， 104-液态光学介质，
1 05-隔层，
11 0-液态介质一
120-液态介质二
130-液态介质三
140-液态介质四 具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一
请参考图 4, 图 4是本发明实施例一的示意图。 本发明的用于聚光太阳能 发电系统中的二次聚光装置 100设置于聚光透镜与太阳能聚光电池 400之间， 本实施例中， 聚光透镜选用菲涅耳透镜 200, 当然也可以选用其他具有聚光效 果的透镜。 二次聚光装置 100 用于在聚光光伏发电系统中对穿过菲涅耳透镜 200的入射光线 300进行二次聚光。 二次聚光装置 1 00包括一容器和充注于容 器中用于透射太阳光线的液态光学介质 104。 容器的材质可以是玻璃， 也可以 是金属铁、 铝或者玻璃钢等， 这些材质硬度高， 碰撞不易损坏。
进一步地， 二次聚光装置 1 00的容器并不限定为某一特定的形状， 它仅起 到包容液态光学介质 104并将液态光学介质 104塑造成所需形状的作用。例如， 根据背景技术中提到的点聚焦结构和线聚焦结构的差别， 二次聚光装置 100可 以相应地制成削顶圓锥体形或者梯形体。 请参考图 9 , 削顶圓锥体形的二次聚 光装置 100用于点聚焦结构的聚光光伏发电系统中。请参考图 10 ,梯形体的二 次聚光装置 100用于线聚焦结构的聚光光伏发电系统中。
在本实施例中， 二次聚光装置 100中的容器为削顶圓锥体形， 包括第一平 面 1 01和一与第一平面 1 01相对的第二平面 102,并且第一平面 1 01的面积大 于第二平面 102的面积。 第二平面 102面对太阳能聚光电池 400, 这样， 二次 聚光装置 1 00就可以将透过菲涅耳透镜 200的入射光线 300更大程度地聚到太
阳能聚光电池 400。 安装时， 将二次聚光装置 100设置于菲涅耳透镜 200和太 阳能聚光电池 400之间， 并使太阳能聚光电池 400贴合在二次聚光装置 100 的第二平面 102上， 二次聚光装置 100的第一平面 101朝向光线入射的方向， 通过二次聚光装置 100聚集入射光线 300。
进一步地，容器中的液态光学介质 1 04可以仅包括一种液态或半液态介质， 也可以包括多种液态或半液态介质。 包括多种液态或半液态介质的液态光学介 质 104, 既可以是每种液态光学介质分层排列， 也可以根据聚光需要将多种的 介质混合。 液态光学介质 1 04为一种光线传递的介质， 需要满足高透光性、 减 小反射光以及能量吸收小的条件， 如水、 乙醇、 矿物油、 松柏油、 硅胶、 凝胶 等， 都可实现传递光线的功能。 但液态光学介质 104并不限于上述几种， 也可 以是其他具有流动性和透光性的液态或半液态介质。 这里所说的一种或几种液 在本实施例中， 仅选用一种液态介质， 即水， 作为液态光学介质 104。 相 对于传统的光学元件 K9玻璃（ n « 1 .51 7 )材料， 本实施例中二次聚光装置 100 中的液态光学介质水的折射率低（n « 1 ), 光线透过较容易， 光损失少， 且从 二次聚光装置 100出来的光线分布均勾。 经实验比较， 二次聚光装置 100以水 做介质， 相较于 K9玻璃材料的二次聚光装置光学效率提升了 3%, 光学均匀性 提升了 0.2, 太阳能聚光电池的效率得到了更好的发挥， 整个聚光太阳能发电 系统的发电效率产生了 0.8%左右的提升。
经光学仿真设计及相关试验， 可以得出结论： 浸润液折射率越低， 对光学 效率的提升越大。 实施例二
请参考图 5和图 6, 图 5是本发明二次聚光装置实施例二的示意图， 图 6 是图 5所示二次聚光装置的放大图。
实施例二与实施例一的不同之处在于二次聚光装置 100的容器内充注有液 态光学介质 104, 所述液态光学介质 104包括多种不同折射率的液态或半液态 介质。 如前所述， 液态光学介质 1 04可以为水、 乙醇、 矿物油、 松柏油、 硅胶、 凝胶中的一种或几种， 但并不限于 述几种， 也可以是其他具有流动性和透光
性的液态或半液态介质。
进一步地， 容器包括外壁 103和设置在所述容器内的隔层 1 05, 液态光学 介质包括至少两种液态介质， 所述液态介质充注于所述容器的隔层 105之间， 各种液态介质之间通过隔层 105隔开， 并逐层排列， 液态介质的折射率从容器 的上层至下层逐步降低。 液态介质二 120、 液态介质三 130和液态介质四 140。 上述液态介质可以具有 不同折射率。不同折射率的液态介质由第一平面 1 01向第二平面 1 02逐层排列。 不同折射率的液态光学介质之间通过隔层 105彼此间隔。 本实施例只是根据需 要选用四种液态介质， 在实际中， 同样也可以根据需要选择两种、 三种或其他 多种液态介质作为二次聚光装置 100内的液态光学介质。 每层液态介质的深度 以及液态介质的种类也可以根据实际情况有所不同。
比如， 从菲涅耳透镜 200到太阳能聚光电池 400 , 上层以高折射率的介质 (如硅胶， 折射率为 2.45 )接收汇聚的光线， 依次往下， 下一层液态介质的折 射率降低 (如松柏油， 折射率为 1 .515)。 这种组合的优势在于， 高折射率介质可 增加二次聚光系统的接收角， 降低整个聚光系统对于跟踪精度的要求， 而随着 折射率的降低， 光线的透过率依次增加， 二次聚光系统的光损失有效降低， 而 光线经多层不同介质的约束，到达太阳能聚光电池 400表面的角度也极大减小， 角度减小， 电池的表面固有存在的菲涅尔反射损失被降低了， 提高太阳能聚光 电池的转换效率。 实施例三
请参考图 7, 图 7是本发明二次聚光装置实施例三的示意图。 本发明二次 聚光装置的容器可以制成任意形状， 但是一个基本的原则是： 容器应当可以使 从液态光学介质中溢出的光线再次全反射回到液态光学介质中的容器， 需要注 意的是， 在实施例一、 二中， 对容器也有这样的要求。
光学介质作为光线传导的介质， 利用光线从光密介质（折射率高,折射 率为 ¾ )传导到光疏介质 （折射率低， 折射率为"疏）， 当入射角度达到临界 角，光线在二种介质的临界面上将发射全反射现象。若入射角度超过临界角 α 0 ,
光线将发生全反射现象， 光线折回光密介质。
w密 * sin ci^ = w疏 * sin 90°
sin α 0 =
«密 当到达二种介质的临界面的光线入射角度小于临界角时， 光线将从液态光 学介质中射出， 全反射现象不成立。 同理， 光线从液态光学介质中射出， 到达 容器壁上， 只要满足全反射条件， 光线可在容器壁上发生全反射现象， 这样光 线就不会透过容器壁而会再全反射回来最终到达电池片表面。
在本实施例中， 将削顶圓锥体形容器的一个平面制成曲面。 传统二次聚光 装置譬如削顶圓锥形玻璃体的加工工艺一一抛光工艺或者模压工艺， 对二次聚 光装置的设计都存在很大的限制， 且加工时间长， 成本难以降低， 回收利用率 极低。 采用液态光学介质作为二次聚光系统的介质， 外形可以自由变换。 变换 外形的效果在于： 首先， 提高了光学效率及光线均匀性； 其次， 还能够提高二 次聚光装置的接收角度， 降低跟踪精度要求。
请参考图 8, 图 8是本发明二次聚光装置实施例三外壁加厚的示意图。 容 器外壁可以加工为不同的厚度， 也可以选用不同的材质类型或者对其外壁做各 种表面处理。 惯常的表面处理方法为在器壁表面镀膜处理， 具体是指在容器器 壁上镀设金属膜或金属氧化物膜或金属氟化物膜， 金属膜可以为铝膜或银膜， 金属氟化物膜可以为氟化铝膜。 当跟踪存在偏差， 光线从二次聚光装置溢出， 溢出光线撞击在经过表面镀膜处理的容器外壁上， 形成再次全反射， 光线返回 至太阳能聚光电池 400上， 可提高聚光系统的效率。
需要注意的是， 以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详 细说明， 不能认定本发明的具体实施方式仅限于此， 在本发明的上述指导下， 本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形， 而这些改进 或者变形落在本发明的保护范围内。
Claims
1、一种用于聚光太阳能发电系统中的二次聚光装置， 所述二次聚光装置设 置于聚光透镜与太阳能聚光电池之间， 其特征在于：
所述二次聚光装置包括一容器和充注于所述容器中用于透射太阳光线的液 态光学介质。
2、 根据权利要求 1所述的二次聚光装置， 其特征在于：
所述容器的材质为玻璃。
3、 根据权利要求 1或 2所述的二次聚光装置， 其特征在于：
所述容器为削顶圓锥体形， 包括一第一平面和一与所述第一平面相对的第 二平面， 所述第一平面的面积大于所述第二平面的面积， 所述第二平面面对所 述太阳能聚光电池。
4、 根据权利要求 3所述的二次聚光装置， 其特征在于：
所述液态光学介质包括至少一种液态或半液态介质。
5、 根据权利要求 4所述的二次聚光装置， 其特征在于：
所述液态介质为水、 乙醇、 矿物油、 松柏油、 硅胶或凝胶。
6、 根据权利要求 5中所述的二次聚光装置， 其特征在于：
所述容器中充注有至少两种液态介质， 所述液态介质的折射率从所述容器 的上层至下层逐步降低。
7、 根据权利要求 1 中所述的二次聚光装置， 其特征在于：
所述容器为不规则形状的并可使从所述液态光学介质中溢出的光线再次 全反射回到液态光学介质中的容器。
8、 根据权利要求 1 中所述的二次聚光装置， 其特征在于：
所述容器的器壁经过表面镀膜处理并可使从所述液态光学介质中溢出的 光线再次全反射回到液态光学介质中的容器。
9、 根据权利要求 8中所述的二次聚光装置， 其特征在于：
所述表面镀膜处理是指在容器器壁上镀设金属膜或金属氧化物膜或金属氟 化物膜。
10、 根据权利要求 9中所述的二次聚光装置， 其特征在于：
所述金属膜为铝膜或银膜， 所述金属氟化物膜为氟化铝膜。
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|---|---|---|---|
| PCT/CN2011/077233 WO2013010312A1 (zh) | 2011-07-17 | 2011-07-17 | 一种用于聚光太阳能发电系统中的二次聚光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| PCT/CN2011/077233 WO2013010312A1 (zh) | 2011-07-17 | 2011-07-17 | 一种用于聚光太阳能发电系统中的二次聚光装置 |
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| WO2013010312A1 true WO2013010312A1 (zh) | 2013-01-24 |
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ID=47557637
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| PCT/CN2011/077233 WO2013010312A1 (zh) | 2011-07-17 | 2011-07-17 | 一种用于聚光太阳能发电系统中的二次聚光装置 |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4130753A1 (de) * | 1991-09-16 | 1993-03-18 | Laing Nikolaus Johannes | Solarkraftwerk mit abstandsverstellung zum strahlungswandler |
| CN101087112A (zh) * | 2006-06-11 | 2007-12-12 | 邓运明 | 一种太阳能聚光发电装置 |
| JP2008185731A (ja) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Paul Charlene Investment Inc | 液体を充填したレンズ、及び、そのレンズを用いたソーラーパネル集光システム。 |
| CN100422770C (zh) * | 2004-01-14 | 2008-10-01 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 变焦透镜 |
| CN101710804A (zh) * | 2009-11-03 | 2010-05-19 | 上海聚恒太阳能有限公司 | 一种采用削顶曲面聚光透镜的太阳能聚光发电装置 |
-
2011
- 2011-07-17 WO PCT/CN2011/077233 patent/WO2013010312A1/zh active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4130753A1 (de) * | 1991-09-16 | 1993-03-18 | Laing Nikolaus Johannes | Solarkraftwerk mit abstandsverstellung zum strahlungswandler |
| CN100422770C (zh) * | 2004-01-14 | 2008-10-01 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 变焦透镜 |
| CN101087112A (zh) * | 2006-06-11 | 2007-12-12 | 邓运明 | 一种太阳能聚光发电装置 |
| JP2008185731A (ja) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Paul Charlene Investment Inc | 液体を充填したレンズ、及び、そのレンズを用いたソーラーパネル集光システム。 |
| CN101710804A (zh) * | 2009-11-03 | 2010-05-19 | 上海聚恒太阳能有限公司 | 一种采用削顶曲面聚光透镜的太阳能聚光发电装置 |
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