專利名稱：線聚焦聚光光伏發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光伏發(fā)電裝置，尤其涉及一種線聚焦聚光光伏發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
聚光光伏發(fā)電技術(shù)是通過聚光器而使較大面積的陽光匯聚在一個較小的范圍內(nèi)， 克服太陽輻射能流密度低的缺陷，可以成倍提高太陽能電池的短路電流，從而使得同樣數(shù)量的半導(dǎo)體材料產(chǎn)生更多的電能，若按聚光性能效率倍數(shù)10至20倍計算，可節(jié)省十分九或者二十分之十九的太陽能電池片。用玻璃、鋁材、硅膠等普通的材料替代昂貴的太陽能電池片，從而大幅度降低光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本，有利于光伏發(fā)電系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。聚光發(fā)電組件減少了半導(dǎo)體材料的消耗，相應(yīng)地增加了其他替代材料的使用，其中主要是聚光透鏡。迄今為止，國內(nèi)外尚未有效解決大尺寸、低成本、高耐候的線型聚光透鏡制造技術(shù)問題，本技術(shù)采用的新型聚光透鏡已解決此問題。根據(jù)2011年三季度硅材料、金屬材料、玻璃材料以及太陽能發(fā)電組件價格水平， 按本技術(shù)生產(chǎn)的太陽能發(fā)電組件在成本與價格方面具有極大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。目前聚光光伏裝置對入射光線方向十分敏感，很小的指向誤差就會使電油輸出功率大大降低，因此必須對太陽進(jìn)行二維精確跟蹤，現(xiàn)有的雙軸跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，可靠性差，應(yīng)用期維護(hù)工作量大，成為聚光型太陽能發(fā)電系統(tǒng)實際應(yīng)用的主要障礙。聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)中的對日跟蹤裝置分為單軸和雙軸兩種，單軸跟蹤裝置成本相對低廉，雙軸跟蹤裝置使太陽能電池可以始終正對太陽，但是造價較高，應(yīng)用受限。為了節(jié)約成本，本實用新型專利技術(shù)采用對日單軸跟蹤方式。足夠長的聚光軸線的線型聚光陣列可彌補(bǔ)因東西方向陽光入射角的改變帶來的光能損失，而僅僅對南北方向仰角定時(如按農(nóng)歷節(jié)氣)進(jìn)行單軸手動調(diào)整或者自動調(diào)整，配置的反光鏡可降低單軸跟蹤精度，單軸跟蹤裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種線型聚焦聚光光伏發(fā)電裝置，它解決了目前聚光光伏發(fā)電裝置的系統(tǒng)容差性小、跟蹤系統(tǒng)復(fù)雜、可靠性低、成本高的技術(shù)問題。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案為提供一種線聚焦聚光光伏發(fā)電裝置，包括上支撐桿、下支撐桿、仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、安裝在上支撐桿頂端的聚光透鏡、安裝在上支撐桿底端的太陽能硅片電池及散熱鋁底板、所述仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)在下支撐桿底部，仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括固定支架、固定支架活動軸、上下調(diào)節(jié)支架、調(diào)節(jié)支架活動軸；其中，所述聚光透鏡為線型菲涅耳聚光平面透鏡，太陽能硅片電池設(shè)在線型菲涅耳聚光平面透鏡的焦距處， 透鏡聚焦焦斑呈帶狀，且與線型菲涅耳聚光平面透鏡聚光軸線方向相同；所述線聚焦聚光光伏發(fā)電裝置還包括均設(shè)在上支撐桿和下支撐桿內(nèi)側(cè)的反光鏡，反光鏡緊貼于上支撐桿和下支撐桿內(nèi)側(cè)面上，且兩個反光鏡所呈的夾角為15°C 60°C ；所述線型菲涅爾聚光平面透鏡包括上層迎光面玻璃板及其相粘接的硅膠菲涅爾鏡片；與迎光面玻璃板間隔2mm還裝有一層背光面玻璃板；在兩層玻璃板的邊沿之間設(shè)有厚度2mm、寬度3mm的硅膠密封條；兩層玻璃板周邊用鋁質(zhì)邊框密封固定。較佳地，所述該發(fā)電裝置由至少兩個單體組件連接為線型陳列，單體組件沿東西方向連接而成一個單元陳列；所述仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由活動支架的連接桿通過上下調(diào)節(jié)支架與組件下支撐桿及鋁質(zhì)邊框連接，上下調(diào)節(jié)支架調(diào)整由若干個單體組件沿東西方向連接而成的一個單元陳列的仰角角度。較佳地，所述該發(fā)電裝置系按東西方向連接為陣列，即按線聚焦透鏡聚光軸線順東西方向設(shè)置；將該發(fā)電裝置與陣列旋轉(zhuǎn)九十度，將聚光軸線順南北方向設(shè)置，其陣列角度調(diào)節(jié)方法改為每日自東向西作單軸旋轉(zhuǎn)對日跟蹤，南北方向的仰角間隔15天調(diào)整一次， 以最佳仰角角度對日跟蹤。較佳地，將太陽能硅片電池置換為聚熱管，為聚熱發(fā)電提供所需的高溫?zé)嵩?。本實用新型的?yōu)點是1、本實用新型采用了大尺寸的線型菲涅爾聚光平面透鏡，提高了單位面積的光通量和能流密度，提高了電池單位面積輸出功率，太陽能電池的用量僅為目前硅片電池發(fā)電系統(tǒng)的1/10到1/20。2、本實用新型組件采用了開放式結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)具有良好的散熱及抗風(fēng)性能。3、本實用新型線型聚光平面透鏡采用大型規(guī)格的雙層玻璃硅膠線型菲涅爾透鏡， 中間夾層的硅膠菲涅爾透鏡得到保護(hù)。特別是，對于厚度小于Imm的大型規(guī)格的硅膠線型菲涅爾透鏡制作技術(shù)的掌握與應(yīng)用，解決了大幅度降低聚光發(fā)電組件中非硅材料成本的一個關(guān)鍵難題。4、本實用新型單軸仰角調(diào)整裝置，具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和抗風(fēng)特性。本實用新型可適應(yīng)不同季節(jié)陽光照射方向的變化，按農(nóng)歷的每一個節(jié)氣定期調(diào)整仰角角度一次，也可設(shè)置時間自動跟蹤設(shè)備每天對仰角進(jìn)行調(diào)整，使線聚焦聚光光伏發(fā)電裝置始終以較為理想的方位正對太陽，從而充分發(fā)揮太陽能電池的作用。5、當(dāng)太陽能硅片電池受到聚光照射時，溫度會有所升高，會降低太陽能硅片電池的發(fā)電量。本實用新型采用開放式的聚光太陽能電池組件結(jié)構(gòu)，電池底板是散熱金屬板或者散熱翅片，具有良好的散熱效果。6、本實用新型的電池組件如改為聚熱管，能改造為太陽能聚熱發(fā)電裝置。7、本實用新型線聚焦聚光發(fā)電組件及陣列，根據(jù)發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)安裝地區(qū)的地理位置，可將線型聚焦軸線順南北方向設(shè)置，使發(fā)電裝置陣列垂直于東西方向，實施東西方向的每天單軸跟蹤，南北方向仰角則按農(nóng)歷一個節(jié)氣調(diào)整一次，最大限度地提升聚光發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率。

圖1為本實用新型線聚焦聚光發(fā)電單體組件側(cè)立面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型線聚焦聚光發(fā)電單體組件俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型單體組件陳列后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型的線型菲涅爾聚光平面透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；從圖1、2、3、4中可知本實用新型由1表示線型菲涅耳聚光平面透鏡、2表示支撐桿、3表示反光鏡、4表示太陽能硅片電池、5表示散熱鋁底板、6表示固定支架、7表示固定支架活動軸、8表示調(diào)節(jié)支架活動軸、9表示上下調(diào)節(jié)支架、10表示鋁質(zhì)邊框、11表示單體組件之間的拼裝縫、12表示活動支架的連接桿、13表示迎光面玻璃板、14表示硅膠菲涅爾鏡片、 15表示背光面玻璃板、16表示硅膠密封條、17表示鋁質(zhì)邊框。
具體實施方式
為了詳細(xì)說明本實用新型線聚焦聚光光伏發(fā)電裝置的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、以下結(jié)合實施方式并配合附圖作進(jìn)一步說明。如圖1、2、3、4，本實用新型線聚焦聚光光伏發(fā)電裝置，包括上支撐桿2、下支撐桿 2、仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、安裝在上支撐桿2頂端的聚光透鏡、安裝在上支撐桿底端的太陽能硅片電池4及散熱鋁底板5、所述仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)在下支撐桿2底部，仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括固定支架6、固定支架活動軸7、上下調(diào)節(jié)支架9、調(diào)節(jié)支架活動軸8 ；所述聚光透鏡為線型菲涅耳聚光平面透鏡1，太陽能硅片電池4設(shè)在線型菲涅耳聚光平面透鏡的焦距處，透鏡聚焦焦斑呈帶狀，且與線型菲涅耳聚光平面透鏡聚光軸線方向相同；所述線聚焦聚光光伏發(fā)電裝置還包括均設(shè)在上支撐桿和下支撐桿內(nèi)側(cè)的反光鏡3，反光鏡3緊貼于上支撐桿和下支撐桿內(nèi)側(cè)面上，且兩個反光鏡所呈的夾角為15°C 60°C。所述線型菲涅爾聚光平面透鏡1包括上層迎光面的玻璃板13及其相粘接的硅膠菲涅爾鏡片14 ；與迎光面玻璃板間隔2mm還裝有一層背光面玻璃板15 ；在兩層玻璃板的邊沿之間設(shè)有厚度2mm、寬度3mm的硅膠密封條16 ；兩層玻璃板周邊用鋁質(zhì)邊框17密封固定。所述該發(fā)電裝置由至少兩個單體組件連接為線型陳列，單體組件沿東西方向連接而成一個單元陳列；所述仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由活動支架的連接桿12通過上下調(diào)節(jié)支架9與組件下支撐桿及鋁質(zhì)邊框10連接，上下調(diào)節(jié)支架調(diào)整由若干個單體組件沿東西方向連接而成的一個單元陳列的仰角角度。11為單體組件之間的拼裝縫。圖2為本實用新型線聚焦聚光發(fā)電單體組件俯視結(jié)構(gòu)示意圖，圖中右側(cè)無需設(shè)置鋁質(zhì)邊框10，以利若干個組件之間拼接安裝，按設(shè)計長度拼裝完組件陣列之后，陣列右端設(shè)置鋁邊框封頭。單體組件透鏡寬度大于 500mm、長度大于1000mm。線型菲涅耳聚光平面透鏡1鏡寬與太陽能硅片電池4寬度之比可設(shè)置在10倍以上，使聚光幾何倍數(shù)達(dá)到10倍以上，大大提高了太陽能電池的輸出功率。線型菲涅耳聚光平面透鏡1與太陽能硅片電池4的垂直距離設(shè)計為500mm以上，在高度超過 500mm的透鏡與電池之間的空間為開放式的結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)具有良好的抗風(fēng)性能與散熱效果。所述該發(fā)電裝置系按東西方向連接為陣列，即按線聚焦透鏡聚光軸線順東西方向設(shè)置；將該發(fā)電裝置與陣列旋轉(zhuǎn)九十度，將聚光軸線順南北方向設(shè)置，其陣列角度調(diào)節(jié)方法改為每日自東向西作單軸旋轉(zhuǎn)對日跟蹤，南北方向的仰角間隔15天調(diào)整一次，以最佳仰角角度對日跟蹤。將太陽能硅片電池4置換為聚熱管，為聚熱發(fā)電提供所需的高溫?zé)嵩础Ｈ展馔ㄟ^線聚焦菲涅爾聚光平面透鏡1聚焦形成帶狀光斑，投射到位于透鏡焦距處的條形太陽能硅片電池4的表面。太陽能硅片電池4接受光能，發(fā)生光電效應(yīng)轉(zhuǎn)化為電流和電壓，經(jīng)輸出電路輸出電能。電池背面通過導(dǎo)熱膠連接到散熱鋁底板5，熱能通過散熱器帶走，以保持電池處在較低的工作溫度。當(dāng)日光發(fā)生南北方向的角度變化時，按一定角度設(shè)置在電池片兩側(cè)的反光鏡3可將偏移的聚焦光斑反射至電池表面。當(dāng)日光在一段時間內(nèi)(如農(nóng)歷的一個節(jié)氣內(nèi))入射角發(fā)生較大改變時，組件陣列下部的仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)可對組件陣列進(jìn)行適時的仰角調(diào)整。本實用新型適用于多種太陽能利用裝置，如太陽能集熱器、太陽能光伏電源等，大大提高了太陽能的利用效率。本實用新型透鏡與太陽能硅片電池之間僅用間隔分布的支撐桿連接，成本大大降低。反光鏡與太陽能硅片電池兩側(cè)的支撐桿連接，便于安裝和維護(hù)。聚光器采用了獨(dú)特的設(shè)計，硅膠菲涅爾透鏡設(shè)置在雙層玻璃之間，保證了硅膠透鏡的清潔，使硅膠透鏡的光學(xué)性能不受惡劣自然環(huán)境影響，大大提高了透鏡的耐候性。南北方向的仰角調(diào)整采用陣列整體單軸調(diào)整方式，按季節(jié)手動調(diào)整或者設(shè)置電動調(diào)整裝置，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，便于調(diào)整，太陽能發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行期間的維護(hù)工作量很低。以上所揭露的僅為本實用新型的較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實用新型之權(quán)利范圍，因此依本實用新型權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬于本實用新型所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求1.一種線聚焦聚光光伏發(fā)電裝置，包括上支撐桿、下支撐桿、仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、安裝在上支撐桿頂端的聚光透鏡、安裝在上支撐桿底端的太陽能硅片電池及散熱鋁底板、所述仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)在下支撐桿底部，仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括固定支架、固定支架活動軸、上下調(diào)節(jié)支架、調(diào)節(jié)支架活動軸；其特征在于所述聚光透鏡為線型菲涅耳聚光平面透鏡，太陽能硅片電池設(shè)在線型菲涅耳聚光平面透鏡的焦距處，透鏡聚焦焦斑呈帶狀，且與線型菲涅耳聚光平面透鏡聚光軸線方向相同；所述線聚焦聚光光伏發(fā)電裝置還包括均設(shè)在上支撐桿和下支撐桿內(nèi)側(cè)的反光鏡，反光鏡緊貼于上支撐桿和下支撐桿內(nèi)側(cè)面上，且兩個反光鏡所呈的夾角為15°c 60°C;所述線型菲涅爾聚光平面透鏡包括上層迎光面玻璃板及其相粘接的硅膠菲涅爾鏡片；與迎光面玻璃板間隔2mm還裝有一層背光面玻璃板；在兩層玻璃板的邊沿之間設(shè)有厚度2mm、寬度3mm的硅膠密封條；兩層玻璃板周邊用鋁質(zhì)邊框密封固定。
2.如權(quán)利要求1所述的線聚焦聚光光伏發(fā)電裝置，其特征在于所述該發(fā)電裝置由至少兩個單體組件連接為線型陳列，單體組件沿東西方向連接而成一個單元陳列；所述仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由活動支架的連接桿通過上下調(diào)節(jié)支架與組件下支撐桿及鋁質(zhì)邊框連接，上下調(diào)節(jié)支架調(diào)整由若干個單體組件沿東西方向連接而成的一個單元陳列的仰角角度。
3.如權(quán)利要求1所述的線聚焦聚光光伏發(fā)電裝置，其特征在于所述該發(fā)電裝置系按東西方向連接為陣列，即按線聚焦透鏡聚光軸線順東西方向設(shè)置；將該發(fā)電裝置與陣列旋轉(zhuǎn)九十度，將聚光軸線順南北方向設(shè)置，其陣列角度調(diào)節(jié)方法改為每日自東向西作單軸旋轉(zhuǎn)對日跟蹤，南北方向的仰角間隔15天調(diào)整一次，以最佳仰角角度對日跟蹤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線聚焦聚光光伏發(fā)電裝置，其特征在于將太陽能硅片電池置換為聚熱管，為聚熱發(fā)電提供所需的高溫?zé)嵩础?br> 專利摘要本實用新型公開一種包括組件與陣列的線聚焦聚光光伏發(fā)電裝置，解決了現(xiàn)有聚光光伏發(fā)電裝置的跟蹤系統(tǒng)可靠性低、效率穩(wěn)定性差、成本高的技術(shù)問題。包括支架、仰角陣列調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、安裝在組件迎光面的線型玻璃硅膠菲涅爾聚光透鏡、安裝在組件底部的太陽能電池及散熱鋁板、安裝在太陽能電池兩側(cè)的反射鏡，聚光發(fā)電組件通過支架與仰角調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)連接。聚光器為線型菲涅爾聚光透鏡，太陽能電池組件安裝在線型菲涅爾聚光透鏡的焦距處。透鏡與太陽能電池之間僅用間隔分布的支撐桿連接，成本大大降低。反光鏡與太陽能電池兩側(cè)的支撐桿連接，便于安裝和維護(hù)。聚光器采用了獨(dú)特的設(shè)計，硅膠菲涅爾透鏡設(shè)置在雙層玻璃之間，保證了硅膠透鏡的清潔，使硅膠透鏡的光學(xué)性能不受惡劣自然環(huán)境影響，大大提高了透鏡的耐候性。
文檔編號G02B3/08GK202334374SQ20112044867
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者江聯(lián)芳 申請人:江聯(lián)芳