專利名稱：一種用于聚光太陽(yáng)能系統(tǒng)的光學(xué)聚光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于聚光太陽(yáng)能系統(tǒng)的光學(xué)聚光元件，屬于太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
能源問題，已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要問題?？稍偕茉吹睦茫瑢⒊蔀榻鉀Q我國(guó)能源供給和能源安全的關(guān)鍵。其中，太陽(yáng)能發(fā)電是最理想的新型能源方式。盡管太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速，但是仍然存在成本高、效率低等問題。目前，聚光光伏太陽(yáng)能技術(shù)(CPV)將傳統(tǒng)的太陽(yáng)能光電技術(shù)與大規(guī)模聚熱太陽(yáng)能發(fā)電廠結(jié)合起來(lái)，極大地強(qiáng)化太陽(yáng)能生產(chǎn)，聚光光伏太陽(yáng)能技術(shù)(CPV)通過聚光的方式把一定面積上的光通過聚光系統(tǒng)會(huì)聚在一個(gè)狹小的區(qū)域(焦斑)，太陽(yáng)能電池僅需焦斑面積的大小即可，從而大幅減少了太陽(yáng)能電池的用量，降低成本。同樣條件下，倍率越高，所需太陽(yáng)能電池面積越小。但是，現(xiàn)有的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)聚光效果較差，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)如附圖1所示，現(xiàn)有的聚光元件形成的焦斑尺寸較大、聚光比差。其次，如附圖2所示，現(xiàn)有的聚光元件所形成的焦斑隨環(huán)數(shù)的變化明顯。再次，附圖3 (a)為聚光器與電池單元無(wú)相對(duì)偏移的示意圖，附圖3 (b)為聚光器與電池單元有相對(duì)偏移，從附圖可知現(xiàn)有技術(shù)中光學(xué)聚光元件的焦斑較大隨著元件相對(duì)位置的變化，部分焦斑會(huì)偏離電池單元。這種現(xiàn)象會(huì)降低太陽(yáng)光利用率，影響光伏系統(tǒng)的總功率。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種用于聚光太陽(yáng)能系統(tǒng)的光學(xué)聚光元件，此聚光元件焦斑尺寸較小、聚光比高、形成的焦斑位置穩(wěn)定，且其光斑受環(huán)帶數(shù)的影響小。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種用于聚光太陽(yáng)能系統(tǒng)的光學(xué)聚光元件，所述光學(xué)聚光元件包括正對(duì)太陽(yáng)的入射面和出射面，此出射面上設(shè)有若干個(gè)依次連接的鋸齒同心環(huán)，各個(gè)鋸齒同心環(huán)徑向?qū)挾认嗟龋總€(gè)鋸齒同心環(huán)包括一垂直于所述出射面的第一表面和第二表面，此第二表面呈弧形且為非球面，此第二表面一端連接到所述出射面，此第二表面另一端與所述第一表面另一端連接。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型中中光學(xué)聚光元件的出射面為弧形面且為非球面，可以有效消除聚光元件工作面的球差，使得透鏡焦點(diǎn)處的焦斑面積更小，并且在無(wú)需通過增加透鏡環(huán)帶數(shù)的基礎(chǔ)上就可以得到很小的焦斑，焦斑大小受環(huán)帶數(shù)的影響很小，不僅降低了光學(xué)聚光元件本身的加工難度而且還可以進(jìn)一步減少太陽(yáng)能電池板的使用面積，降低成本；其次，采用弧形面且為非球面的光學(xué)聚光元件時(shí)，對(duì)中心位置偏移的誤差容忍度高，這種特性提高了利用此光學(xué)聚光元件的光伏系統(tǒng)的靈活性，當(dāng)聚光元件的中心位置與太陽(yáng)能電池單元的中心位置發(fā)生偏移，聚焦的光斑仍然會(huì)照射在電池單元上，從而有利于光伏系統(tǒng)的太陽(yáng)能收集。
附圖1為現(xiàn)有技術(shù)不同環(huán)數(shù)聚光元件的光線追跡圖及焦點(diǎn)處點(diǎn)列示意圖；附圖2為現(xiàn)有技術(shù)不同環(huán)數(shù)聚光元件的光路圖及局部放大圖；附圖3為現(xiàn)有技術(shù)發(fā)生聚光元件偏移時(shí)接受屏獲得的效率與光路圖；附圖4為本實(shí)用新型光學(xué)聚光元件的剖面示意圖；附圖5為本實(shí)用新型聚光元件的光線追跡圖及焦點(diǎn)處點(diǎn)列示意圖；附圖6為本實(shí)用新型不同環(huán)數(shù)的光路圖及局部放大圖；附圖7為本實(shí)用新型聚光元件發(fā)生偏移時(shí)接受屏獲得的效率與光路圖。以上附圖中1、光學(xué)聚光元件；2、入射面；3、出射面；4、鋸齒同心環(huán)；5、第一表面；6、第二表面。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1-7及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述實(shí)施例一種用于聚光太陽(yáng)能系統(tǒng)的光學(xué)聚光元件，所述光學(xué)聚光元件1包括正對(duì)太陽(yáng)的入射面2和出射面3，此出射面3上設(shè)有若干個(gè)依次連接的鋸齒同心環(huán)4，各個(gè)鋸齒同心環(huán)4徑向?qū)挾认嗟?，每個(gè)鋸齒同心環(huán)4包括一垂直于所述出射面3的第一表面5和第二表面6，此第二表面6呈弧形且為非球面，此第二表面6 —端連接到所述出射面3，此第二表面6另一端與所述第一表面5另一端連接。以所述光學(xué)聚光元件1的圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)，Y軸垂直于所述出射面，X軸位于所述出射面內(nèi)，所述第N鋸齒同心環(huán)的第二表面6上各點(diǎn)坐標(biāo)為(x，y)，此(x，y)滿足以下公式
權(quán)利要求1. 一種用于聚光太陽(yáng)能系統(tǒng)的光學(xué)聚光元件，其特征在于所述光學(xué)聚光元件(1)包括正對(duì)太陽(yáng)的入射面(2)和出射面(3)，此出射面(3)上設(shè)有若干個(gè)依次連接的鋸齒同心環(huán) (4)，各個(gè)鋸齒同心環(huán)(4)徑向?qū)挾认嗟?，每個(gè)鋸齒同心環(huán)(4)包括一垂直于所述出射面(3) 的第一表面(5)和第二表面(6)，此第二表面(6)呈弧形且為非球面，此第二表面(6)—端連接到所述出射面(3)，此第二表面(6)另一端與所述第一表面(5)另一端連接。
專利摘要一種用于聚光太陽(yáng)能系統(tǒng)的光學(xué)聚光元件，所述光學(xué)聚光元件包括正對(duì)太陽(yáng)的入射面和出射面，此出射面上設(shè)有若干個(gè)依次連接的鋸齒同心環(huán)，各個(gè)鋸齒同心環(huán)徑向?qū)挾认嗟龋總€(gè)鋸齒同心環(huán)包括一垂直于所述出射面的第一表面和第二表面，此第二表面呈弧形且為非球面，此第二表面一端連接到所述出射面，此第二表面另一端與所述第一表面另一端連接。本實(shí)用新型此聚光元件焦斑尺寸較小、聚光比高、形成的焦斑位置穩(wěn)定，且其光斑受環(huán)帶數(shù)的影響小，提高系統(tǒng)整體靈活性且有利于降低聚光器加工制作難度。
文檔編號(hào)G02B19/00GK202008547SQ201120076069
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者劉立旺, 沈安珍, 王欽華, 薛銀飛 申請(qǐng)人:蘇州震旦光伏科技有限公司