專利名稱：一種應(yīng)用于太陽能電池聚光系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于太陽能電池聚光系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)， 尤其涉及一種使多波長聚光區(qū)域限制于工作區(qū)域并調(diào)整區(qū)域大小使之均 勻的光學(xué)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
如圖1所示， 一般聚光型太陽能系統(tǒng)的一次光學(xué)結(jié)構(gòu)2，其設(shè)計(jì)主要以 菲涅爾透鏡(Fresnel lens)或鏡子來使得太陽光1能夠收集到一定聚光區(qū)域3 內(nèi)，但因?yàn)椴煌ㄩL的光學(xué)特性不盡相同，因此當(dāng)收集的波長范圍大時(shí)，則 各波長間的聚光范圍會因此有很大的不同。例如，短波長與長波長在相同塑 料材質(zhì)間的折射率有很大差異，因此在未產(chǎn)生全反射的情況下，同一入射角 度在經(jīng)過同一光學(xué)材質(zhì)折射后，其短波長與長波長的出射角度將會有很大的 差異，因此在該光學(xué)材質(zhì)后方若架設(shè)一觀察面，可發(fā)覺其與觀察面的作用面 會因長、短波長的不同有很大的差異。但當(dāng)多波長聚光范圍不同時(shí)，則太陽 能電池并不能有效利用，因?yàn)樘柲茈姵氐墓怆娹D(zhuǎn)換效率和各波長的能量聚 集范圍有重大關(guān)連性，假若各波長的聚光范圍皆不同，則為了收集所有有效 波長的能量，太陽能電池所需要的面積勢必要以造成最大范圍的波長為考慮 的依據(jù)，然而在此范圍內(nèi)將會有許多的波長只能使用到部分的太陽能電池區(qū) 域，如此一來就不能充分的利用太陽能電池。
圖2A顯示了現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)計(jì)完成后切割成正方形的一次光學(xué)結(jié)構(gòu)的一 般設(shè)計(jì)，而圖2B為圖2A的局部放大圖。對圖2A所示的現(xiàn)有技術(shù)中的一次 光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)，以光源波長546.1(nm)穿過該光學(xué)結(jié)構(gòu)，可獲得如圖2C 所示的照度圖；而以1300(nm)的波長穿過該光學(xué)結(jié)構(gòu)，則可以獲得圖2D所 示的照度圖，由圖2C與圖2D所示可知不同波長間所聚集的區(qū)域大小不同
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種改良的光學(xué)結(jié)構(gòu)，使該光學(xué)結(jié)構(gòu)能夠?qū)?光線多波長皆局限在某工作區(qū)域，并且使多波長之聚集范圍大小趨近一致， 藉以在這個(gè)區(qū)域內(nèi)所有波長皆能充分的讓太陽能電池利用，且可增加均勻度 與照度，從而可大幅提升太陽能電池的使用效率。
本實(shí)用新型所提供的一種應(yīng)用于太陽能電池聚光系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，包 含有多個(gè)相同的光學(xué)工作區(qū)塊，所述光學(xué)工作區(qū)塊以其相同的位置做為基準(zhǔn) 進(jìn)行環(huán)形數(shù)組連結(jié)組合而構(gòu)成完整的光學(xué)結(jié)構(gòu)，所述光學(xué)工作區(qū)塊，是將一 光學(xué)結(jié)構(gòu)依多波長的打入范圍較接近處為切割基準(zhǔn)點(diǎn)切割而成。
本實(shí)用新型的有益效果是
聚光型太陽能系統(tǒng)需有一個(gè)一次光學(xué)去聚集太陽光線，但傳統(tǒng)一次光學(xué) 的設(shè)計(jì)無法確實(shí)的將不同波長的光線準(zhǔn)確的聚集在同一個(gè)范圍內(nèi)，現(xiàn)有的一 次光學(xué)結(jié)構(gòu)，會依照不同波長而有不同的聚集區(qū)域大小，本實(shí)用新型的光學(xué) 結(jié)構(gòu)，可就目前現(xiàn)有一般的一次光學(xué)結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)完成后簡易加工實(shí)施，十分 具有經(jīng)濟(jì)性。
依已知的光學(xué)原理，當(dāng)光線行進(jìn)方向與太陽能電池之法線向量夾角越小 時(shí)，則各波長間打入太陽能電池之位置越接近；故根據(jù)此原理，本實(shí)用新型 將目前既有的一次光學(xué)部分依照需要做適當(dāng)?shù)那懈睿憧梢允苟嗖ㄩL的部分 區(qū)域邊界能限制在一定范圍內(nèi)，當(dāng)多個(gè)相同的一次光學(xué)部分所需的范圍皆被 限制時(shí)，則可以達(dá)成多波長限制在工作范圍內(nèi)的目的。就另一方面來說，本 實(shí)用新型的特點(diǎn)在于可將光線局限在一定范圍，使得光線能在相同范圍內(nèi)迭 加，在此合理的范圍內(nèi)可以增加太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。增加工作區(qū)塊 的均勻度，達(dá)成更好的太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率，并可縮短一次光學(xué)到太陽 能電池間的工作距離。


圖1為顯示太陽光穿過一次光學(xué)結(jié)構(gòu)的路徑示意圖。
圖2A為顯示現(xiàn)有技術(shù)中一次光學(xué)結(jié)構(gòu)的鏡片示意圖。 圖2B為圖2A的局部放大圖。
圖2C為利用圖2A的光學(xué)結(jié)構(gòu)鏡片，以546.1(nm)波長穿過而在聚光區(qū)
域的照度圖。圖2D為利用圖2A的光學(xué)結(jié)構(gòu)鏡片，以1300(nm)波長穿過而在聚光區(qū) 域的照度圖。
圖3A為顯示本實(shí)用新型實(shí)施例中在一次光學(xué)結(jié)構(gòu)上的切割線位置的示 意圖。
圖3B為顯示本實(shí)用新型實(shí)施例中以四片切割后的光學(xué)工作區(qū)塊組成完 整的一次光學(xué)結(jié)構(gòu)的鏡片示意圖。 圖3C為圖3B的局部放大圖。
圖3D為利用圖3B的本實(shí)用新型光學(xué)結(jié)構(gòu)鏡片，以546.1(nm)波長穿過 而在聚光區(qū)域的照度圖。
圖3E為利用圖3B的光學(xué)結(jié)構(gòu)鏡片，以1300(nm)波長穿過而在聚光區(qū)
域的照度圖。
具體實(shí)施方式
以下配合附圖說明對本實(shí)用新型的實(shí)施方式做更詳細(xì)的說明，使熟悉本 領(lǐng)域的技術(shù)人員在研讀本說明書后能據(jù)以實(shí)施。
本實(shí)用新型的特征，是將設(shè)計(jì)完成的一般一次光學(xué)結(jié)構(gòu)，依多波長的打 入范圍中較接近處為切割基準(zhǔn)點(diǎn)，根據(jù)欲聚集區(qū)域形狀的不同選定切割之角 度大小，該角度大小為360度除以形成聚集區(qū)域的多邊形的邊數(shù)N，而欲聚 集的區(qū)域大小則以距離基準(zhǔn)點(diǎn)的距離來控制。并以此為本實(shí)用新型切割時(shí)的 尖角為圓心旋轉(zhuǎn)做環(huán)形數(shù)組而使其角度恢復(fù)360度，亦即使用N-l片合并使 其成為整體光學(xué)工作區(qū)塊，以此為本實(shí)用新型完成的設(shè)計(jì)。
如圖3A所示的本實(shí)用新型實(shí)施例，是將一般的矩形太陽能一次光學(xué)結(jié) 構(gòu)，以接近基準(zhǔn)點(diǎn)的位置做為切割線4而切割出三角形的光學(xué)工作區(qū)塊5， 再利用四片切割成相同的光學(xué)工作區(qū)塊5，以其相詞的尖角為圓心而環(huán)形數(shù) 組組成完整的矩形一次光學(xué)結(jié)構(gòu)(如圖3B與圖3C所示)，相鄰光學(xué)工作區(qū)塊 5之間的界面可以任何適當(dāng)?shù)倪B接技術(shù)予以結(jié)合；當(dāng)然，所述光學(xué)工作區(qū)塊 5的數(shù)量并不予限制，可以依實(shí)際的需要而決定裁切的數(shù)量。圖3D顯示了 利用圖3B所示的一次光學(xué)結(jié)構(gòu)所做的試驗(yàn)照度圖，以相同于圖2C的試驗(yàn)條 件，以546.1(nm)的波長穿過本實(shí)用新型的一次光學(xué)結(jié)構(gòu)，可獲得較圖2C更 集中且均勻的照度。圖3E則以1300(nm)波長進(jìn)行試驗(yàn)所獲得的照度，亦較圖2D所示更集中及均勻；整體而言，本實(shí)用新型的一次光學(xué)結(jié)構(gòu)不僅聚集 的區(qū)域范圍縮小，且光源投影到單位面積上的光通量增加很多，可以提升太 陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
上述實(shí)施例僅為了便于說明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍自應(yīng) 以申請專利范圍所述，而非僅限于上述實(shí)施例。
權(quán)利要求1. 一種應(yīng)用于太陽能電池聚光系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含有多個(gè)相同的光學(xué)工作區(qū)塊，所述光學(xué)工作區(qū)塊以其相同的位置做為基準(zhǔn)進(jìn)行環(huán)形數(shù)組連結(jié)組合而構(gòu)成完整的光學(xué)結(jié)構(gòu)，所述光學(xué)工作區(qū)塊，是將一光學(xué)結(jié)構(gòu)依多波長的打入范圍較接近處為切割基準(zhǔn)點(diǎn)切割而成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種應(yīng)用于太陽能電池聚光系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，尤其是針對聚光型太陽能系統(tǒng)的一次光學(xué)部分做改良；其特征是將原始設(shè)計(jì)完成后的一次光學(xué)結(jié)構(gòu)做適當(dāng)?shù)那懈?，并選取需要的光學(xué)工作區(qū)塊，再將多個(gè)所述光學(xué)工作區(qū)塊以相同的位置做為基準(zhǔn)進(jìn)行環(huán)形數(shù)組連結(jié)組合而構(gòu)成完整的光學(xué)結(jié)構(gòu)，通過此改良的光學(xué)結(jié)構(gòu)得以增加工作區(qū)塊的均勻度，達(dá)成更好的太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率，并可縮短一次光學(xué)到太陽能電池間的工作距離。
文檔編號H01L31/0232GK201256152SQ20082011462
公開日2009年6月10日 申請日期2008年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月6日
發(fā)明者簡世奇 申請人:廖子龍