專(zhuān)利名稱:用于太陽(yáng)能發(fā)電的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)主要涉及太陽(yáng)能發(fā)電的技術(shù)領(lǐng)域：
，在一個(gè)具體實(shí)例中，涉及光伏設(shè)備。本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N安裝單元和一種將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換為電能的方法。
背景技術(shù)：
已經(jīng)知道用于在通過(guò)采用光伏電池獲取太陽(yáng)能中使用的各種設(shè)備和系統(tǒng)。這些設(shè)備和系統(tǒng)包括板條式聚光器，其為光伏設(shè)備，該光伏設(shè)備通常包括一系列平行的槽形偏軸拋物線狀反光器，以將陽(yáng)光集中在各個(gè)相鄰的反光器上所安裝的光伏接收器上。典型地，反光器自動(dòng)地驅(qū)動(dòng)以追蹤太陽(yáng)，以確保將太陽(yáng)輻射精確反射和集中在光伏接收器上。
形成這種聚光器的一部分的光伏接收器具有有限的使用期限，因此光伏設(shè)備需要定期拆除和更換光伏接收器。光伏接收器的運(yùn)行溫度和它們的使用期限之間存在著一定的關(guān)系。此外，光伏接收器通常在較低溫度下呈現(xiàn)出更高的效率。

實(shí)用新型內(nèi)容

根據(jù)第一實(shí)施方式，提供一種光伏設(shè)備，該光伏設(shè)備包括伸長(zhǎng)的反光元件的陣列，所述反光元件基本上彼此平行并且連續(xù)地橫向間隔開(kāi)地安裝，所述反光元件中的至少一個(gè)反光元件具有伸長(zhǎng)的凹形反射面，以將入射的太陽(yáng)輻射朝著陣列中向前鄰近的反光元件反射。該至少一個(gè)反光元件包括光伏接收器，該光伏接收器利用安裝機(jī)構(gòu)安裝到反光元件上，以接收來(lái)自向后鄰近的反光元件的反射的太陽(yáng)輻射。該反光元件還包括熱沉，熱沉與光伏接收器形成熱傳遞關(guān)系，至少部分地將光伏接收器與反光元件熱隔離開(kāi)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，光伏接收器可以與相應(yīng)的反光元件間隔開(kāi)，在相應(yīng)的反光元件和光伏接收器之間設(shè)置對(duì)流間隙，熱沉至少部分地位于該對(duì)流間隙中。
熱沉可以形成光伏組件的一部分，該光伏組件可移除和可更換地安裝在相應(yīng)的反光元件上，該光伏組件還包括光伏接收器和安裝機(jī)構(gòu)。通過(guò)可移除和可更換的安裝是指安裝為非永久性的連接，這有利于定期移除和更換光伏組件而不損壞光伏組件或安裝有光伏組件的反光元件。
熱沉可以包括一組冷卻翅片，冷卻翅片設(shè)置在光伏接收器和相應(yīng)的反光元件之間。安裝機(jī)構(gòu)可以包括熱膨脹布置，以補(bǔ)償光伏接收器和安裝機(jī)構(gòu)的不同的熱膨脹率和收縮率。
根據(jù)另一實(shí)施方式，反光兀件包括第二光學(xué)設(shè)備，第二光學(xué)設(shè)備將利用向后鄰近的反光元件反射到第二光學(xué)設(shè)備上的太陽(yáng)輻射導(dǎo)向到相應(yīng)的光伏接收器上。所述第二光學(xué)設(shè)備可以包括安裝在鄰近光伏接收器的反光元件上的第二反光器。
根據(jù)又一實(shí)施方式，可以提供一種光伏設(shè)備，該光伏設(shè)備包括伸長(zhǎng)的反光兀件陣列，所述反光元件基本上互相平行并且連續(xù)地橫向間隔開(kāi)地安裝，至少一個(gè)反光元件具有伸長(zhǎng)的凹形反射面，該反射面設(shè)置為朝著位于反射面上方的集中區(qū)域；以及光伏組件，其安裝在支撐件上。該光伏組件可以包括由該集中區(qū)域中的支撐件保持的光伏接收器，以及與所述光伏接收器形成熱傳遞關(guān)系、至少部分地?zé)岣綦x光伏接收器的熱沉。
光伏組件可以安裝在支撐件上，以使光伏組件從支撐件上懸掛。該支撐件可以是位于集中區(qū)域中的柱。該熱沉可以用于至少部分地將光伏接收器與支撐件熱隔離開(kāi)。該光伏接收器還可以與反光元件熱隔離。該支撐件可以連接到相應(yīng)的反光元件上。


一些實(shí)施例以實(shí)例的方式示出，而不限制為附圖圖中示出的實(shí)例，其中，除非另外地指出，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。在附圖中
圖1是根據(jù)示例性實(shí)施例的光伏設(shè)備的立體圖。
圖2是根據(jù)圖1示例性實(shí)施例的光伏設(shè)備沿著圖1中的線I1-1I截取的截面?zhèn)纫晥D。
圖3是形成根據(jù)圖1示例性實(shí)施例的光伏設(shè)備的一部分的反光元件的一部分的放大立體圖。
圖4是形成根據(jù)圖1示例性實(shí)施例的光伏設(shè)備的一部分的光伏組件的局部分解立體圖。
圖5是根據(jù)圖4示例性實(shí)施例的光伏組件沿著圖4中的線V-V截取的縱向截面圖。
圖6是形成根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的光伏設(shè)備的一部分的光伏組件的局部立體圖。
圖7是根據(jù)圖6的示例性實(shí)施例的光伏組件沿著圖6中的線X-X截取的橫截面?zhèn)纫晥D。
圖8是形成根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的光伏設(shè)備的一部分的光伏組件的局部立體圖。
圖9是根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的第二光學(xué)設(shè)備的單獨(dú)的側(cè)視圖。
圖10是根據(jù)又一個(gè)示例性實(shí)施例的第二光學(xué)設(shè)備的單獨(dú)的側(cè)視圖。
圖11是根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的光伏設(shè)備的側(cè)視圖。
圖12是根據(jù)示例性實(shí)施例的光伏設(shè)備的分解的局部側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式
本申請(qǐng)描述了示例的光伏設(shè)備和太陽(yáng)能發(fā)電方法。在下面的說(shuō)明中，出于解釋目的，闡述了大量具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)示例性實(shí)施例的全面理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，這些實(shí)施方式可以不以這些具體的細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)。
在圖中，附圖標(biāo)記10通常表示根據(jù)示例性實(shí)施例的光伏設(shè)備。如從圖1中可以看到的，光伏設(shè)備10是板條式聚光器，該聚光器包括安裝在剛性框架11上的反光槽或反光元件17陣列?？蚣?1利用支桿22與一對(duì)支柱14形式的錨定支撐件可移置地連接。特別地，框架11可以繞著可操作的水平軸線13以可樞轉(zhuǎn)方式移置，以允許追蹤太陽(yáng)，從而有助于反光元件17相對(duì)于太陽(yáng)的最佳定位。光伏設(shè)備10還包括控制裝置，以控制框架11繞著軸線13的樞轉(zhuǎn)移置。
反光元件17基本上互相平行，以規(guī)則的間距連續(xù)地橫向間隔開(kāi)，從而使各反光元件17的縱軸位于共同的平面上。反光元件17包括反射鏡或反射面16，以將入射的太陽(yáng)輻射或陽(yáng)光54反射和集中到光伏接收器30 (參見(jiàn)圖3至圖5)上，該光伏接收器30形成安裝在向前鄰近的反光元件17上的光伏組件20的一部分。
在示例性實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)反光元件17包括為片材或板材的伸長(zhǎng)的板件18，該板件18利用分別與板件18的頂邊緣和底邊緣連接的反射鏡支撐件24 (參見(jiàn)圖3)和底部支撐件32保持在所處的位置上。反射鏡支撐件24和底部支撐件32在形成框架11的一部分的兩個(gè)側(cè)軌12之間延伸，框架11與側(cè)軌12緊固。板件18向上指向的表面具有反光覆層或涂層，因此提供反射面16。在其他實(shí)施方式中，該反射面16可以由反射鏡提供。板件18是彎曲的，使得反射面16為凹形并且沿著其長(zhǎng)度具有恒定的橫截面輪廓?？蛇x地，每個(gè)板件18都是彎曲的。反光元件17可以設(shè)置偏軸筒形拋物線狀反射鏡。
如在圖2中可以看到的，反光元件17設(shè)置為使得各反射面16將入射陽(yáng)光54反射和集中在光伏組件20上，該光伏組件20安裝在向前鄰近的板件18的頂邊緣上。為了便于圖示，只對(duì)其中一個(gè)反光元件17示出由反射面16反射的入射陽(yáng)光54的行進(jìn)路徑。因?yàn)榉瓷涿?6是伸長(zhǎng)的表面并且具有恒定的截面輪廓，所以反射面16將陽(yáng)光54反射和集中到與反射面16向前鄰近的反光元件17的后部上的縱向延伸的目標(biāo)帶上。在示例性實(shí)施例中，反射面16具有大約為10的集中度，這意味著目標(biāo)帶的面積是反射面16上的入射陽(yáng)光面積的 1/10。
光伏組件20包括光伏接收器，該光伏接收器為光伏電池的伸長(zhǎng)的光伏疊片或條帶30的形式(參見(jiàn)圖2至圖4)。該光伏條帶30利用安裝機(jī)構(gòu)安裝在各反光元件17上，該安裝機(jī)構(gòu)將光伏條帶30保持在所處的位置上，使得光伏條帶30的有效面(active face)50 (圖4)位于由向后鄰近的反光兀件17的反射面16反射的陽(yáng)光54的目標(biāo)帶中。光伏條帶30將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能。
光伏組件20包括熱沉26，該熱沉26與光伏條帶30構(gòu)成傳熱關(guān)系，并且該熱沉26將光伏接收器30與安裝有光伏接收器30的反光元件17進(jìn)行熱隔離?！盁岢痢敝肝詹⑾嵋员Ｗo(hù)熱敏感組件的物體或系統(tǒng)。熱沉26包括熱沉基底，該熱沉基底為由一系列縱向首尾相連對(duì)齊的保持件部分28所形成的光伏接收器保持件的形式。如能夠從圖3和圖4中最佳看到的，保持件部分28包括平坦的背板36、從背板36的相對(duì)的側(cè)邊緣垂直向外突出的一對(duì)淺筋37，以及平行于背板36并且從筋37的下邊緣朝著彼此突出的一對(duì)邊緣38，以在該對(duì)邊緣38之間限定出縱向延伸的狹槽39，從而露出條帶30的有效面50。
因此，保持件部分28限定淺的矩形保持腔，該矩形保持腔的橫截面輪廓與光伏條帶30的橫截面輪廓互補(bǔ)。保持件部分28具有開(kāi)口端，使得該保持件部分28的各保持腔一起限定伸長(zhǎng)的狹槽43，在狹槽中以匹配方式接收光伏條帶30。光伏條帶30的有效面50與用于接收反射和集中陽(yáng)光54的狹槽39對(duì)準(zhǔn)，而光伏條帶30的反面51抵靠背板36。利用導(dǎo)熱粘結(jié)劑可以將光伏條帶30的反面51粘合到背板36上，以允許條帶30和背板36之間的熱傳導(dǎo)。因?yàn)楸３旨糠?8具有恒定的橫截面輪廓和開(kāi)口端，所以光伏條帶30以可滑動(dòng)地、凹槽/插塞的方式接收在由保持件部分28所形成的組合保持件中。
邊緣38壓靠在光伏條帶30的有效面50上，錨定條帶30，防止條帶30離開(kāi)背板36橫向地運(yùn)動(dòng)。有效面50的鄰近其側(cè)邊的部分通過(guò)邊緣38遮蔽，使得在光伏條帶30的有效面50上的太陽(yáng)能電池可以集中在與狹槽39對(duì)準(zhǔn)的中心縱向延伸帶上。如從圖2和圖3中可以看到的，光伏條帶30利用由保持件部分28所形成的保持件安裝在相應(yīng)的板件18上，用于以一個(gè)角度向后和向下地朝著面向向后鄰近的反光元件17。將條帶30安裝在相應(yīng)的反光元件17上,使得向后鄰近的反射面16的目標(biāo)帶與保持件部分28所提供的保持件的狹槽39相一致。
相鄰的保持件部分28的鄰近端由熱膨脹間隙42間隔開(kāi)。該一系列的膨脹間隙42形成熱膨脹布置，以補(bǔ)償光伏條帶30和組合保持件的保持件部分28不同比率的熱膨脹。在示例性實(shí)施例中，保持件部分28為具有相對(duì)較高熱傳導(dǎo)系數(shù)的金屬，例如為鋁，而條帶30是疊片制品，該疊片制品可以包括一層玻璃。在其他實(shí)施方式中，替代包括分開(kāi)的各保持件部分28，保持件可以是單片或整體的結(jié)構(gòu)，同時(shí)仍然包括熱膨脹布置，例如規(guī)則間隔的開(kāi)口或切口等。
在一個(gè)實(shí)施例中，熱沉26是一組金屬冷卻翅片40的形式。翅片40互相平行，并且以沿著相應(yīng)反光元件17的至少一部分長(zhǎng)度延伸的連續(xù)方式橫向間隔開(kāi)(圖3和圖5)。因此，翅片40均位于各個(gè)可操作地直立平面中。可以將翅片40與板件18的縱向軸線垂直設(shè)置，從而當(dāng)將板件18水平地設(shè)置時(shí)，則翅片40豎直地定向，以允許上升的空氣通過(guò)翅片40之間的間隙。該組冷卻翅片40構(gòu)造成使得翅片40在縱向截面中形成連續(xù)U形輪廓，使得翅片40以懸臂方式從底部41突出。如在下面更加詳細(xì)描述的，該組翅片40的底部41以面對(duì)面方式連接到加強(qiáng)板46，而該加強(qiáng)板46又安裝到相應(yīng)的板件18上。因此，翅片40在它們的基端錨定，而保持件部分28與翅片40的自由端或末端連接。換句話說(shuō)，保持件部分28與翅片端部邊緣的基底連接，該翅片端部邊緣分別地橫跨保持件部分28的寬度延伸。如從圖4中可以看到的，保持件部分28和翅片40大致寬度相等。參見(jiàn)圖5，將注意到，熱膨脹間隙42位于相鄰的翅片40之間。通過(guò)連接到保持件部分28上的翅片40的彈性懸臂撓曲，膨脹間隙42的設(shè)置允許保持件部分28相對(duì)于加強(qiáng)板46在保持件部分的縱向方向進(jìn)行一些移動(dòng)。因此，由加強(qiáng)板46、一組冷卻翅片40和保持件部分28形成的結(jié)構(gòu)單元在一側(cè)上(即，在加強(qiáng)板46處)不中斷，而在相對(duì)側(cè)上具有由熱膨脹間隙42形成的規(guī)則間隔的斷裂或中斷。
冷卻翅片40形成安裝機(jī)構(gòu)的一部分，其將保持件和光伏條帶30從相應(yīng)的板件18間隔開(kāi)，以在加強(qiáng)板46和熱沉基底28之間形成對(duì)流間隙44。由于自然對(duì)流的空氣穿過(guò)對(duì)流間隙44，這允許冷卻翅片40，進(jìn)而允許冷卻熱沉基底28和光伏條帶30。
在其他實(shí)施例中，形成熱沉的冷卻翅片組可以具有不同的結(jié)構(gòu)。例如，翅片可以通過(guò)模制、鑄造或擠出而形成。翅片組可以替代為折疊翅片，例如連續(xù)的折疊金屬條帶，或者翅片可以為堆疊或切割成的翅片。而在另外一些實(shí)施例中，熱沉可以由銷(xiāo)翅片(pin fins)提供。
光伏條帶30、保持件部分28、熱沉26以及加強(qiáng)板46 —起形成光伏組件20，該光伏組件為結(jié)構(gòu)單元并且用作模塊化元件，可移除和/或可更換地安裝在相應(yīng)的板件18上。在示例性實(shí)施例中，模塊化組件20利用反射鏡支撐件24安裝在板件18上(圖3)。可選地，該反射鏡支撐件24以突出物形式沿著板件18的長(zhǎng)度延伸，并且限定用于接收板件18的上邊緣的凹陷部，以使反射鏡支撐件24在板件18的上邊緣處與板件18連接。反射鏡支撐件24還具有卡合形式，其為一對(duì)縱向延伸的邊緣或卡耳48的形式，與模塊化組件20卡合方式接合，以將模塊化組件20保持在所處位置上。如在圖4中可以看到的，模塊化組件20包括互補(bǔ)的卡合形式，該卡合形式包括在冷卻翅片40鄰近其基端的兩側(cè)邊緣上的卡口或槽口 52，以接收互補(bǔ)形狀的卡耳48。這樣，槽口 52提供連接布置，用于將組件20可移除和可更換地連接到反射鏡支撐件24上。反射鏡支撐件24執(zhí)行雙重功能，一方面支撐板件18的上邊緣，另一方面將組件20連接到板件18上。
在使用時(shí)，框架11由控制裝置進(jìn)行控制，以通過(guò)框架11繞著樞轉(zhuǎn)軸線13的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)來(lái)追蹤太陽(yáng)。入射陽(yáng)光54利用反射面16被反射和集中到在相鄰反光元件17前面上安裝的光伏組件20上。凹形拋物線狀反射面16將落于其上的陽(yáng)光54集中到目標(biāo)帶上，該目標(biāo)帶與在向前鄰近的反光元件17的保持件部分28上的組合的狹槽39相一致。因此，陽(yáng)光54被反射和集中在相鄰光伏條帶30的由狹槽39暴露出的有效面50上，結(jié)果利用光伏條帶30產(chǎn)生電能。
由于光伏條帶30暴露于并吸收集中的陽(yáng)光54，使得光伏條帶30的溫度升高。光伏條帶30的過(guò)度加熱反過(guò)來(lái)影響其轉(zhuǎn)換功效和預(yù)期壽命。然而，在使用中，光伏條帶30通過(guò)與熱沉26的熱交換而被冷卻。熱能通過(guò)傳導(dǎo)從光伏條帶30傳遞到與光伏條帶30以熱傳導(dǎo)方式接觸的背板36?？梢岳斫獾氖怯捎诮M件20的定向，光伏條帶30在重力作用下趨于與背板36分開(kāi)，以及在條帶30的反面51和背板36之間提供的導(dǎo)熱粘合劑促進(jìn)條帶30和背板36之間的熱傳導(dǎo)。
背板36以熱傳導(dǎo)關(guān)系依次與冷卻翅片40連接，使得由背板36接收的熱能傳遞到冷卻翅片40上。冷卻翅片40借助由于自然對(duì)流而穿過(guò)冷卻翅片40之間的間隙的環(huán)境空氣被冷卻。在光伏條帶30中過(guò)多的熱能因此利用熱沉26消散。通過(guò)冷卻翅片40的直立定向和將模塊化組件20靠近板件18的頂邊緣的定位，使有助于由于對(duì)流的被動(dòng)冷卻。因此，上升空氣利用每個(gè)板件18的下側(cè)引導(dǎo)并且經(jīng)過(guò)冷卻翅片40，而冷卻翅片40的直立定向?qū)?jīng)過(guò)熱沉26的空氣形成最小障礙或阻礙。
在使用中，光伏條帶30和保持件部分28經(jīng)歷溫度變化進(jìn)而由于熱膨脹和收縮而改變長(zhǎng)度。然而，光伏條帶30和保持件部分28由于它們材料屬性不同而以不同的比率膨脹和收縮。膨脹間隙42補(bǔ)償條帶30和保持件部分28在不同比率下的熱膨脹和收縮，以改善光伏條帶30中的內(nèi)部應(yīng)力。需要注意的是，由于翅片40的懸臂彈性撓曲，保持件部分28與翅片40的末端的連接允許保持件部分28基本不受限制的伸長(zhǎng)和縮短，以及保持件部分28相對(duì)于彼此的縱向移動(dòng)。
模塊化組件20在板件18上的可移除和可更換的安裝有助于光伏條帶30的移除和更換。當(dāng)條帶30達(dá)到使用壽命時(shí)，將模塊化組件20作為一個(gè)單元移除并且用具有新的光伏條帶30的光伏組件20進(jìn)行更換。光伏組件20這樣的移除和更換通過(guò)卡耳48與槽口52的卡合接合而實(shí)現(xiàn)。
此外，保持件部分28、冷卻翅片40和加強(qiáng)板46形成安裝單元，該安裝單元可通過(guò)移除和更換光伏條帶30而重復(fù)使用。該移除和更換通過(guò)使條帶30在由對(duì)齊的保持件部分28為條帶30所形成的狹槽39中的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)。
示例性實(shí)施例涉及包括多個(gè)光伏設(shè)備10的太陽(yáng)能安裝(未示出)或太陽(yáng)能工廠，該多個(gè)光伏設(shè)備10安裝在共同的位置并且電氣連接在一起，用于產(chǎn)生電能。需要注意的是，將易于移除和更換的光伏組件20尤其利于安裝在太陽(yáng)能安裝中，因?yàn)槠錅p輕了現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)負(fù)擔(dān)。
圖6和圖7示出了用于安裝在類(lèi)似于圖1至圖5所示的光伏設(shè)備10的光伏設(shè)備中的反光元件上的模塊化光伏組件Iio的另一個(gè)實(shí)施方式。圖6和圖7的模塊化組件110對(duì)在光伏條帶30和相應(yīng)的反光元件(在圖6至圖8中未示出)之間的熱沉116的設(shè)置和第二光學(xué)設(shè)備的設(shè)置進(jìn)行了結(jié)合，以將落在該第二光學(xué)設(shè)備上的陽(yáng)光導(dǎo)向到光伏條帶30上。
模塊化組件110的第二光學(xué)設(shè)備包括具有反光的縱向延伸側(cè)壁84的向外張開(kāi)的U形凹陷部112，該光伏條帶30安裝在凹陷部112的底部，以使其光伏條帶30的有效面50顯示向外。凹陷部側(cè)壁84利用各傾斜板118來(lái)設(shè)置，該傾斜板118沿著組件110縱向延伸并且具有反光涂層或覆層84。傾斜板118與保持件120緊固，該保持件120限定出縱向延伸的狹槽122，在該狹槽122中互補(bǔ)地接收光伏條帶30，從而使得光伏條帶30的反面51壓靠在形成保持件120 —部分的背板124上。
組件110還包括熱沉116，該熱沉116為一組冷卻翅片114的形式，冷卻翅片114在操作中具有直立定向，并使背板124與其上安裝有組件110的反光元件間隔開(kāi)，在背板124和翅片基底126之間形成對(duì)流間隙44 (參見(jiàn)圖7)，翅片114以懸臂方式固定在翅片基底126上。翅片114不僅與保持件120連接，而且與傾斜板118連接，以形成對(duì)傾斜板118的扶壁狀支撐件。
類(lèi)似于參考圖1至圖5所述的實(shí)施方式，保持件120可以包括由熱膨脹間隙42分隔開(kāi)的保持件部分128，該膨脹間隙42延伸通過(guò)傾斜板118。每個(gè)保持件部分128與冷卻翅片114緊固。盡管在圖6至圖8中未示出，但是冷卻翅片114可以連接在一起并且由類(lèi)似于圖4和圖5的加強(qiáng)板46的加強(qiáng)板來(lái)支撐。
在操作中，模塊化組件110的功能類(lèi)似于圖1至圖5的模塊化組件20的功能，所具有的另外的特征是，該模塊化組件110包括利用反光傾斜板118所設(shè)置的第二光學(xué)設(shè)備。通過(guò)使向后鄰近的反光元件的反光拋物線狀表面朝著通道112和光伏條帶30，將陽(yáng)光進(jìn)行反射和集中。使用時(shí)，通道112的反光側(cè)壁84將由向后鄰近的拋物線狀反射面反射到它們之上的陽(yáng)光導(dǎo)向到光伏條帶30上。
第二光學(xué)設(shè)備118的設(shè)置有效地加寬了陽(yáng)光必須反射到其上的目標(biāo)帶，以使陽(yáng)光照射在光伏條帶30上。由于此更寬的目標(biāo)帶或目標(biāo)區(qū)域，所以在追蹤太陽(yáng)方面的誤差裕量得以降低，有利地允許使用較低精度的設(shè)備，進(jìn)而允許使用不很昂貴的控制裝置。在示例中，與沒(méi)有第二光學(xué)設(shè)備118時(shí)1°的追蹤誤差相比，光伏設(shè)備具有2°至3°的追蹤誤差裕量。組件110還由于第二光學(xué)設(shè)備118而更加耐用，因?yàn)榫哂性摻M件的設(shè)備對(duì)于由于設(shè)備組成部件的變形或相對(duì)位移而導(dǎo)致反射光錯(cuò)誤導(dǎo)向較不敏感。
此外，可以增加集中系數(shù)或集中度，從而與沒(méi)有第二光學(xué)設(shè)備118的情形相比，有更多的陽(yáng)光被導(dǎo)向到光伏條帶30上。在一個(gè)示例中，光伏設(shè)備80的集中度可以利用第二光學(xué)設(shè)備118從10提高到20。這樣，到達(dá)光伏條帶30上的陽(yáng)光更加集中，導(dǎo)致產(chǎn)生給定數(shù)量的電能所需的光伏條帶或太陽(yáng)能電池的數(shù)量、即總面積減小，從而增加了設(shè)備的成本效率?？梢岳斫猓谑纠詫?shí)施例中，第二光學(xué)設(shè)備118使集中度增加一倍，光伏電池的面積可以減半。
組件110可移除和/或可更換地安裝到包括板件18 (圖1和圖2)的反光元件上，以允許光伏條帶30壽命到期時(shí)移除和更換組件110。通過(guò)從狹槽122中滑動(dòng)移除和更換光伏條帶30，可對(duì)組件110進(jìn)行非現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)。如上所述，光伏條帶30可以通過(guò)導(dǎo)熱粘合劑連接到背板124上。然而，需要注意的是，在其他實(shí)施方式中，熱沉可以與反光元件一體地形成，從而熱沉不形成任何可移除和可更換組件的一部分。[0055]在圖8中，附圖標(biāo)記130指示光伏組件的另一個(gè)示例性實(shí)施例，該光伏組件結(jié)合有熱沉116和第二光學(xué)設(shè)備118。與圖6的組件110的情形相比，除了第二光學(xué)設(shè)備118的叉開(kāi)的反光側(cè)壁84示出了側(cè)壁之間更窄的角度之外，組件130在結(jié)構(gòu)和操作方面類(lèi)似于圖7所示的組件110。
圖9不出了第二光學(xué)設(shè)備90的另一個(gè)實(shí)施方式,該第二光學(xué)設(shè)備90包括雙面光伏條帶92并且形成突出的反光元件91的一部分。條帶92具有兩個(gè)相反的面向外面的主表面94，該主表面94包含有用于將陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為電能的太陽(yáng)能電池。可選地，兩個(gè)主表面94都包含有太陽(yáng)能電池。類(lèi)似于圖6的第二光學(xué)設(shè)備118，圖9的第二光學(xué)設(shè)備90包括具有反光內(nèi)壁84的縱向延伸的通道95。在一個(gè)實(shí)例中，通道95具有U形橫截面輪廓，具有正交或垂直的側(cè)壁和平坦的底壁。
雙面光伏條帶94與通道95縱向地對(duì)齊，并且將雙面光伏條帶94安裝在通道95的入口的中間處。因此，在條帶94的兩側(cè)形成有引導(dǎo)到通道95內(nèi)部的縱向延伸的開(kāi)口 97。
在操作中，由相鄰的反光元件91反射和集中的陽(yáng)光可以照射條帶92的朝向外部的面94，或者可以利用通道95的反光內(nèi)壁84將陽(yáng)光反射到條帶92的朝向內(nèi)部的面94上。這實(shí)施方式通過(guò)參考圖9的標(biāo)記為96和98的兩個(gè)代表性的反射光束示出。例如，光束96直接落在條帶92的朝向外面的面94上，而光束98經(jīng)過(guò)條帶92側(cè)面的一個(gè)開(kāi)口 97，首先由側(cè)壁84反射，然后由底部反射，從而照射在條帶92的朝向內(nèi)部的面94上。需要注意的是，通道95的特殊的橫截面形狀和條帶92的位置在其他實(shí)施方式中可以改變。例如，在其他實(shí)施方式中，通道95可以具有真正的拋物線狀橫截面輪廓，從而使得通道95形成拋物線狀反光器，而條帶92安裝在拋物線狀反光器的焦點(diǎn)處。
在其他實(shí)施方式中，安裝在反光元件上的第二光學(xué)設(shè)備可以包括一個(gè)或多個(gè)鏡片，以使反射的陽(yáng)光集中和/或?qū)虻焦夥邮掌魃稀?br>圖10示出了形成反光元件101的一部分的第二光學(xué)設(shè)備100的另一個(gè)實(shí)施方式。圖10的第二光學(xué)設(shè)備100的構(gòu)造與圖6和圖7的第二光學(xué)設(shè)備118的構(gòu)造相類(lèi)似。在圖10的實(shí)施方式中，第二光學(xué)設(shè)備100的通道102具有分段的彎曲的U形橫截面輪廓，粗略地接近拋物線狀曲線。如圖10中示出的，通道102具有反光內(nèi)壁104，以將從相鄰的反光元件101接收的陽(yáng)光106反射到位于通道102底部的光伏條帶30上。需要注意的是，圖9和圖10的第二光學(xué)設(shè)備可以類(lèi)似于圖6至圖8中的第二光學(xué)設(shè)備合并到模塊化光伏組件中，或者將它們可以代替地在結(jié)構(gòu)上合并在反光元件中。
在圖11中，附圖標(biāo)記200指示根據(jù)又一示例性實(shí)施例的光伏設(shè)備。光伏設(shè)備200也包括一系列反光元件202 (只示出了其中的兩個(gè)),每個(gè)反光元件202由具有反射面16的撓性金屬板件18形成。在圖11的實(shí)施方式中，每個(gè)板件18與支撐支架210連接，該支撐支架210支撐板件18并且使板件18具有彎曲的輪廓(從端部觀看)，從而使得反射面16以凹面方式彎曲，以將入射陽(yáng)光54反射到相鄰的反光元件202上。因此，支撐支架210將板件18保持在彎曲狀態(tài)，使板件具有理想的形狀。支撐支架210由彎曲的金屬板形成。
每個(gè)反光元件202還包括安裝支架212，該安裝支架212上安裝有光伏組件204，以便容易移除和更換。類(lèi)似于支撐支架210，將安裝支架212緊固到板件18上，使得該安裝支架212水平地定向、沿著板件18的長(zhǎng)度延伸。當(dāng)從端部觀看時(shí)，安裝支架212具有淺的、偏斜的U形輪廓，并且沿著其相對(duì)的側(cè)邊緣與板件18連接。因?yàn)榘惭b支架212的U形輪廓的可操作的上腿比相對(duì)的可操作的下腿短，所以組件204相對(duì)于板件18的對(duì)準(zhǔn)部分繞著其縱向軸線有些傾斜。因此，安裝支架212所形成的形狀使得組件204定向?yàn)閷⑵溆行?0更直角地呈現(xiàn)給向后相鄰的反光元件202。安裝支架212還將模塊化光伏組件204與板件18間隔開(kāi)，從而在板件18和其上抵靠有光伏組件204的安裝支架212的中心部之間具有空氣間隙。
模塊化光伏組件204利用階梯狀?yuàn)A件216緊固到安裝支架212上，該夾件216利用螺栓固定到板件18上。在下面參照?qǐng)D12更詳細(xì)地描述組件204與安裝支架212的連接。
光伏組件204的結(jié)構(gòu)和功能很大程度上類(lèi)似于參照?qǐng)D1至圖5所述的光伏組件20的結(jié)構(gòu)和功能。除非另外指出，在圖1至圖5以及在圖11至圖12中，類(lèi)似的附圖標(biāo)記表示類(lèi)似的部分。然而，模塊化組件204包括以叉開(kāi)的第二反光器208形式的第二光學(xué)設(shè)備，該第二反光器208向外突出并形成在光伏條帶30的兩側(cè)。
在圖12中，附圖標(biāo)記204指示模塊化光伏組件，該模塊化光伏組件類(lèi)似于圖11的模塊化光伏組件，除了省略了第二反光器208。如在圖12中可以看到的，安裝支架212包括接收加強(qiáng)板46的下側(cè)邊緣的安裝凹陷部222，該加強(qiáng)板46形成模塊化組件204的熱沉26的一部分。凹陷部222為伸長(zhǎng)地、沿著安裝支架212的長(zhǎng)度延伸。在凹陷部222的下邊緣上突出有限制凸耳或邊緣220，以將模塊化組件204的加強(qiáng)板46保持在所處的位置上，將該加強(qiáng)板46錨定而防止加強(qiáng)板46在重力作用下移離安裝支架212。
在安裝支架212的上邊緣處，夾件216利用由附圖標(biāo)記214示意性表示的螺栓固定到板件18上。模塊化組件204的加強(qiáng)板46夾持在夾件216和安裝支架212之間，從而將模塊化組件204的上邊緣保持在位。反光元件202可以包括沿著安裝支架212的長(zhǎng)度間隔開(kāi)的一系列夾件216，每個(gè)夾件216利用各自的螺栓214緊固到板件18上。可替代地，夾件216可以是單個(gè)伸長(zhǎng)的元件或者條狀元件,該伸長(zhǎng)的元件或者條狀元件具有與熱沉26的翅片40嚙合的插腳并且利用一系列縱向延伸的螺栓214緊固到板件18上。
在操作中，通過(guò)下述方式將模塊化光伏組件204連接到安裝支架212上首先，將模塊化組件204的下邊緣插入到凹陷部222中，然后，向上樞轉(zhuǎn)模塊化組件204，使得加強(qiáng)板46抵靠在安裝支架212上。此后，將夾件216設(shè)置成使加強(qiáng)板46夾持在夾件216和安裝支架212之間，然后，通過(guò)使螺栓214穿過(guò)夾件216和板件18上的相應(yīng)的對(duì)準(zhǔn)孔(未示出)并且擰緊與螺栓214匹配的螺母，將夾件216緊固在所處的位置上。當(dāng)這樣連接時(shí)，模塊化組件204利用邊緣220和夾件216穩(wěn)固地保持在所處的位置上。因此，安裝支架212用于有利于使模塊化組件204可移除和可更換地與板件18連接，并且有利于使模塊化組件204相對(duì)于向后鄰近的反光元件202保持在最好的定位。此外，安裝支架212將模塊化組件204與板件18間隔開(kāi)，這樣抑制從板件18到模塊化組件204的熱傳遞。當(dāng)然，光伏條帶30的導(dǎo)熱通過(guò)熱沉26的操作而進(jìn)一步得到抑制。
當(dāng)需要更換光伏條帶30時(shí)，將模塊化組件204作為一個(gè)單元移除，并且用新更換的模塊化組件204來(lái)替換。模塊化組件204通過(guò)下述方式進(jìn)行移除松開(kāi)螺栓214和移除夾件216，允許從凹陷部222移除模塊化組件204的下邊緣。
已經(jīng)描述了光伏設(shè)備、安裝單元以及將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換為電能的方法。盡管參考具體示例性實(shí)施例對(duì)這些實(shí)施方式作了描述，但是顯而易見(jiàn)的是，在不脫離本申請(qǐng)更廣泛的范圍的情形下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出不同的變化和改變。相應(yīng)地，說(shuō)明書(shū)和附圖認(rèn)為是示例而不作為限定。
本申請(qǐng)?zhí)峁┑恼?7.C.F.R.1. 72 (b)，其中，要求摘要可允許讀者快速確定技術(shù)公開(kāi)的本質(zhì)。基于這樣的理解而提供的摘要不用于解釋或限定權(quán)利要求
的范圍或意思。此外，在前述具體實(shí)施方式
中，可以看到，出于公開(kāi)流暢的目的，將不同的特征組合在單個(gè)實(shí)施方式中。該公開(kāi)方法不應(yīng)解釋為反映這樣的意圖，本申請(qǐng)的實(shí)施方式比每個(gè)權(quán)利要求
中清楚記載更多的特征。而是如同下面的權(quán)利要求
反映的，發(fā)明的主題在于少于單個(gè)公開(kāi)的實(shí)施方式的所有特征。因此，下面的權(quán)利要求
由此結(jié)合在具體實(shí)施方式
部分，其中每個(gè)權(quán)利要求
作為單獨(dú)的實(shí)施方式而成立。
權(quán)利要求
1.一種光伏設(shè)備，其包括伸長(zhǎng)的反光元件的陣列，所述反光元件基本上彼此平行并且連續(xù)地橫向間隔開(kāi)地安裝，所述反光元件中的至少一個(gè)反光元件具有朝著陣列中向前鄰近的反光元件設(shè)置的伸長(zhǎng)的凹形反射面；以及光伏組件，其安裝在所述反光元件中相應(yīng)的一個(gè)反光元件上，其特征是，所述光伏組件包括安裝機(jī)構(gòu)，其與所述相應(yīng)的反光元件接合，使得所述光伏組件可移除和可更換地安裝在所述相應(yīng)的反光元件上；光伏接收器，其與所述安裝機(jī)構(gòu)連接，以接收從向后鄰近的反光元件所反射的太陽(yáng)輻射；以及熱沉，其與所述光伏接收器形成熱傳遞關(guān)系，至少部分地將所述光伏接收器與所述相應(yīng)的反光元件熱隔離開(kāi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的光伏設(shè)備，其中，所述光伏接收器與所述相應(yīng)的反光元件間隔開(kāi)，在所述相應(yīng)的反光元件和所述光伏接收器之間設(shè)置對(duì)流間隙，所述熱沉至少部分地位于所述對(duì)流間隙中。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的光伏設(shè)備，其中，所述光伏接收器鄰近所述相應(yīng)的反光元件的可操作的上邊緣進(jìn)行安裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的光伏設(shè)備，其中，所述熱沉包括一組冷卻翅片，所述冷卻翅片基本上互相平行并且沿著所述反光元件的長(zhǎng)度連續(xù)地橫向間隔開(kāi)，所述冷卻翅片位于橫切所述反光元件的長(zhǎng)度的各個(gè)平面中。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的光伏設(shè)備，其中，所述光伏接收器是伸長(zhǎng)的光伏條帶，所述光伏組件包括與所述光伏條帶接合的伸長(zhǎng)的保持件，所述光伏組件還包括熱膨脹布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的光伏設(shè)備,其中，所述保持件包括一系列保持件部分，所述保持件部分縱向地對(duì)齊并且沿著所述光伏條帶的長(zhǎng)度首尾相連地連續(xù)設(shè)置，相鄰的保持件部分的相鄰端部利用膨脹間隙間隔開(kāi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的光伏設(shè)備，其中，兩個(gè)或更多個(gè)所述保持件部分與多個(gè)所述冷卻翅片進(jìn)行緊固，所述冷卻翅片在它們的基端錨定到基底上，并且所述兩個(gè)或更多個(gè)保持件部分分別與相應(yīng)的所述冷卻翅片的末端相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的光伏設(shè)備，其中，所述反光元件包括金屬板的板件、所述板件的設(shè)置有所述反射面的可操作的上表面以及所述板件的可操作的下表面，所述反光元件還包括與所述板件的可操作的下表面連接的安裝支架，所述光伏組件安裝在所述安裝支架上。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的光伏設(shè)備，其中，所述反光元件中的至少一個(gè)反光元件具有第二光學(xué)設(shè)備，所述第二光學(xué)設(shè)備將利用向后鄰近的反光元件反射到所述第二光學(xué)設(shè)備上的太陽(yáng)輻射導(dǎo)向到所述相應(yīng)的光伏接收器上。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的光伏設(shè)備，其中，所述第二光學(xué)設(shè)備包括與所述相應(yīng)的反光元件緊固的至少一個(gè)第二反光器。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的光伏設(shè)備，其中，所述光伏接收器沿著所述相應(yīng)的反光元件縱向地延伸，所述第二光學(xué)設(shè)備包括第二反光器，所述第二反光器與所述光伏接收器接界并且沿著所述光伏接收器的相對(duì)側(cè)延伸。
12.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的光伏設(shè)備，其中，所述第二光學(xué)設(shè)備形成可移除和可更換的所述光伏組件的一部分。
13.一種光伏組件，所述光伏組件包括安裝機(jī)構(gòu)，其將所述光伏組件可移除和可更換地安裝在形成伸長(zhǎng)的反光元件的陣列的一部分的反光元件上，所述反光元件基本上互相平行并且連續(xù)地橫向間隔開(kāi)地安裝，所述反光元件中的至少一個(gè)反光元件具有伸長(zhǎng)的凹形反射面，以將太陽(yáng)輻射反射到在所述陣列中相鄰的反光元件上安裝的光伏接收器上；光伏接收器，其與所述安裝機(jī)構(gòu)進(jìn)行緊固；以及熱沉，其與所述光伏接收器形成熱傳遞關(guān)系，至少部分地將所述光伏接收器與所述安裝機(jī)構(gòu)熱隔離開(kāi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的光伏組件，其中，所述安裝機(jī)構(gòu)包括卡合結(jié)構(gòu)，所述卡合結(jié)構(gòu)與所述反光元件上的互補(bǔ)的卡合結(jié)構(gòu)相接合。
15.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的光伏組件，還包括第二光學(xué)設(shè)備，其將反射到其上的太陽(yáng)輻射導(dǎo)向至所述光伏接收器。
16.一種光伏設(shè)備，所述光伏設(shè)備包括伸長(zhǎng)的反光元件陣列，所述反光元件基本上互相平行并且連續(xù)地橫向間隔開(kāi)地安裝， 所述反光元件中的至少一個(gè)反光元件具有伸長(zhǎng)的凹形反射面，以將入射的太陽(yáng)輻射朝著所述陣列中向前相鄰的反光元件反射，所述至少一個(gè)反光元件包括光伏接收器，其安裝在所述反光元件上；以及第二光學(xué)設(shè)備，其將利用向后鄰近的反光元件反射到所述第二光學(xué)設(shè)備上的太陽(yáng)輻射導(dǎo)向至所述相應(yīng)的光伏接收器上。
17.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的光伏設(shè)備，其中，所述第二光學(xué)設(shè)備包括與所述相應(yīng)的反光元件緊固的至少一個(gè)第二反光器。
18.根據(jù)權(quán)利要求
17所述的光伏設(shè)備，其中，所述光伏接收器沿著所述相應(yīng)的反光元件縱向地延伸，所述第二光學(xué)設(shè)備包括第二反光器，所述第二反光器與所述光伏接收器接界并且沿著所述光伏接收器的相對(duì)側(cè)延伸。
19.根據(jù)權(quán)利要求
18所述的光伏設(shè)備，其中，所述第二光學(xué)設(shè)備包括伸長(zhǎng)的凹陷部，所述光伏接收器位于所述凹陷部中，所述凹陷部具有面向向后鄰近的反光元件的開(kāi)口，并且所述凹陷部具有形成所述第二反光器的反光內(nèi)壁。
20.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的光伏設(shè)備，還包括熱沉，其與所述光伏接收器形成熱傳遞關(guān)系，至少部分地將所述光伏接收器與所述反光元件熱隔離開(kāi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求
20所述的光伏設(shè)備，還包括對(duì)流間隙，其設(shè)置在所述反光元件和所述光伏接收器之間，所述熱沉至少部分地位于所述對(duì)流間隙中。
22.根據(jù)權(quán)利要求
20所述的光伏設(shè)備，其中，所述熱沉包括一組冷卻翅片，所述冷卻翅片基本上互相平行并且沿著所述反光元件的長(zhǎng)度連續(xù)地橫向間隔開(kāi)，所述冷卻翅片位于橫切所述反光元件的長(zhǎng)度的各個(gè)平面中。
23.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的光伏設(shè)備，其中，所述光伏接收器為伸長(zhǎng)的光伏條帶，所述光伏條帶利用伸長(zhǎng)的保持件安裝在所述反光元件上，所述保持件與所述光伏條帶接合，所述光伏設(shè)備還包括熱膨脹布置，以補(bǔ)償所述光伏條帶和所述保持件在不同比率下的熱膨脹。
24.一種光伏設(shè)備，所述光伏設(shè)備包括伸長(zhǎng)的反光元件的陣列，所述反光元件基本上互相平行并且連續(xù)地橫向間隔開(kāi)地安裝，所述反光元件中的至少一個(gè)反光元件具有伸長(zhǎng)的凹形反射面，所述反射面設(shè)置為朝著位于所述反射面上方的集中區(qū)域；以及光伏組件，其安裝在支撐件上，所述光伏組件包括由所述集中區(qū)域中的所述支撐件保持的光伏接收器，以及與所述光伏接收器形成熱傳遞關(guān)系、至少部分地?zé)岣綦x所述光伏接收器的熱沉。
專(zhuān)利摘要
一種光伏設(shè)備，其包括伸長(zhǎng)的反光元件的陣列，該反光元件基本上彼此平行并且連續(xù)地橫向間隔開(kāi)地安裝，至少一個(gè)反光元件具有伸長(zhǎng)的凹形反射面，以將入射的太陽(yáng)輻射朝著陣列中向前鄰近的反光元件反射。該至少一個(gè)反光元件包括光伏組件，該光伏組件可移除和可更換地安裝到反光元件上。該光伏組件包括光伏接收器，以從向后鄰近的反光元件接收反射的太陽(yáng)輻射。該光伏組件還包括熱沉，熱沉與光伏接收器形成熱傳遞關(guān)系，至少部分地將光伏接收器與反光元件熱隔離開(kāi)。
文檔編號(hào)H01L31/052GKCN202853145SQ201090001316
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2010年11月5日
發(fā)明者布賴恩·瓦里斯, 斯特凡·巴爾森, 湯姆·丁伍迪 申請(qǐng)人:太陽(yáng)能公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan