專利名稱：多向式太陽能集光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能集光系統(tǒng)，尤其是涉及一種多向式集光系統(tǒng)及應(yīng)用此集光系統(tǒng)的太陽能電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能電池的誕生提供人類一個解決再生能源的新方案。然而，受限于當(dāng)前所使用的發(fā)電材料，如何提升整體發(fā)電裝置的光電轉(zhuǎn)換效能，成為一重要的課題，常見的解決方法主要是從日照量的提升著手。圖1所示為目前常見的追日型太陽能發(fā)電裝置001。由于總體入射光01照射能量受平板狀的太陽能電池模塊03與入射光源02之間的相對角度限制，通常會進(jìn)一步安裝一驅(qū)動裝置04并與一外部電源連接，如此，太陽能板電池表面的角度可以適度的改變以配合入射光源(如太陽)的移動，進(jìn)而提升總體入射光照能量。然而， 此一外加的驅(qū)動裝置通常增加系統(tǒng)的建置與維護(hù)成本，并且消耗額外的電能以動態(tài)地改變太陽能電池模塊表面的角度，提高此類追日型太陽能發(fā)電裝置的發(fā)電成本。因此，如何提供一種低成本的太陽能發(fā)電裝置是亟需改善的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種集光裝置以及一種多向式太陽能集光系統(tǒng)，以解決上述問題為達(dá)上述目的，本發(fā)明提出一多向式的太陽能電池集光系統(tǒng)，包含一或多個集光裝置及一太陽能電池。其中任一集光裝置包含一透鏡及一腔體。透過多個集光裝置所包含的透鏡，可將來自不同方向的入射光線加以折射進(jìn)入集光裝置所包含的腔體之中；而具有光線反射功能的腔體的反射內(nèi)面進(jìn)一步將折射進(jìn)入的光線加以反射傳遞至腔體的第二開口。通過在腔體的第二開口所安裝的太陽能電池，可將由集光裝置所收集的入射光轉(zhuǎn)換成電能。而在使用多個腔體的情況下，可進(jìn)一步組合成一具有弧面或球面的集光系統(tǒng)，在不需外加一額外的追日裝置下，收集到更多不同角度的入射光線。


圖1為一常見的追日型太陽能發(fā)電系統(tǒng)；
圖2為本發(fā)明所揭露的一實施例；
圖3a顯示本發(fā)明所揭露的一實施例與一方向進(jìn)入的入射光；
圖3b顯示本發(fā)明所揭露的一實施例與另一方向進(jìn)入的入射光；
圖3c顯示本發(fā)明所揭露的一實施例與多個不同方向進(jìn)入的入射光
圖如顯示本發(fā)明所揭露的一 實施例；
圖4b顯示本發(fā)明所揭露的一 實施例；
圖如顯示本發(fā)明所揭露的另一實施例；
圖5b顯示本發(fā)明所揭露的另一實施例；
圖6a顯示本發(fā)明所揭露的另一實施例；圖6b顯示本發(fā)明所揭露的另一實施例；圖7顯示本發(fā)明所揭露的又一實施例；圖顯示本發(fā)明所揭露的又一實施例；圖8b顯示本發(fā)明所揭露的又一實施例；主要元件符號說明100 第一集光裝置；200:第二集光裝置10 腔體；11 軸線方向；12:反射內(nèi)面；18:圍繞壁；20 聚光器；30-34 入射光線；40 太陽能電池；50 散熱基板；60 第二腔體；64:第二反射內(nèi)面70 第二聚光器；
具體實施例方式本發(fā)明主要揭露一多向式太陽能集光系統(tǒng)，圖2顯示本發(fā)明的一實施例，包含有 一第一集光裝置100，包含一腔體10及一聚光器20。此腔體10具有一圍繞壁18、一軸線方向11、一第一開口 15與一第二開口 25，其中圍繞壁18界定第一開口 15與第二開口 25。第一開口 15的截面積大于或等于第二開口 25的截面積。在本實施例中，較佳的情形為第一開口 15的截面積為第二開口 25的截面積的兩倍或兩倍以上。圍繞壁18具有一反射內(nèi)面 12，此反射內(nèi)面12為一可將光反射的表面。所述的聚光器20置于第一開口 15處，此聚光器為一具有聚光效果的光學(xué)鏡片，可為雙凸透鏡(biconvex)、單凸透鏡(positive meniscus lens)、Fresnel透鏡、平面凸透鏡(piano convex lens)、或上述選擇的任意組合。在本說明書的各說明圖中，以雙凸透鏡(biconvex)為代表例，但本發(fā)明并不限于只使用雙凸透鏡 (biconvex)為聚光器。此聚光器20具有一焦點21，當(dāng)如圖2所示的一入射光線34穿過聚光器20后，將聚焦于焦點21。所述軸線方向11為一虛擬的方向線，此軸線方向11穿過焦點21并與腔體10的一底邊14垂直。圖3a描述一入射光線30進(jìn)入第一集光裝置100的情形。入射光線30透過聚光器20進(jìn)入腔體10內(nèi)部，入射光線30的行進(jìn)方向經(jīng)聚光器20加以折射，并照射到圍繞壁18 的反射內(nèi)面12 ；由于反射內(nèi)面12為一可將光反射的表面，進(jìn)入腔體10內(nèi)部的入射光線會通過反射內(nèi)面12進(jìn)行一次或多次的反射，最后抵達(dá)第二開口 25。圖北描述一入射光線31 由不同于入射光線30的入射方向進(jìn)入此一第一集光裝置100的情形所示的入射光線31 透過聚光器20進(jìn)入腔體10，入射光線31的行進(jìn)方向經(jīng)聚光器20加以折射，并照射到圍繞壁18的反射內(nèi)面12。由于反射內(nèi)面12為一可將光反射的表面，照射到腔體10的反射內(nèi)面 12的入射光線會通過反射內(nèi)面12進(jìn)行一次或多次的反射，最后抵達(dá)第二開口 25。圖3c描述多個來自不同入射方向的光線，包含一入射光線32、一入射光線33與一入射光線34由不同角度分別進(jìn)入此一第一集光裝置100的情形，所示的入射光線32、入射光線33與入射光線；34分別透過聚光器20進(jìn)入腔體10內(nèi)部，入射光線32與入射光線33的行進(jìn)方向分別經(jīng)聚光器20加以折射，并照射到圍繞壁18的反射內(nèi)面12。由于反射內(nèi)面12為一可將光反射的表面，照射到腔體10內(nèi)部的入射光線會通過反射內(nèi)面12進(jìn)行一次或多次的反射，或如入射光線34，其行進(jìn)方向經(jīng)聚光器20加以折射，直接抵達(dá)第二開口 25。圖如揭露本發(fā)明的另一實施例，包含多個第一集光裝置100，此多個第一集光裝置100可如圖如所示，每一相鄰腔體10的軸線方向11彼此不平行。較佳情況為此多個第一集光裝置100中的多個聚光器20形成一弧面、一曲面或一球面。來自不同方向的入射光線經(jīng)由置于多個第一開口 15的多個聚光器20，進(jìn)入多個腔體10內(nèi)部，再經(jīng)由多個圍繞壁 18的反射內(nèi)面12抵達(dá)多個腔體10的第二開口 25。圖4b顯示為另一實施例，將多個第一集光裝置100以多排方式形成一曲面或一球面，以提高入射光的收集量。圖fe揭露本發(fā)明的又一實施例，包含多個第一集光裝置100，其中每一腔體10之間，個別的軸線方向11彼此不平行；以及一太陽能電池40。太陽能電池40的材料可為單晶硅、多晶硅、非晶硅(amorphous Si)、III-V族半導(dǎo)體、II-VI族半導(dǎo)體、有機(jī)材料、或上述材料的任意組合。太陽能電池40位于多個腔體10的下方。來自不同方向的入射光線分別經(jīng)多個第一集光裝置100的多個聚光器20，進(jìn)入各聚光器20所對應(yīng)的腔體10內(nèi)部，再經(jīng)由多個圍繞壁18的反射內(nèi)面12抵達(dá)多個腔體10的第二開口 25，接著照射在太陽能電池40。 此一實施例也可如圖恥所示選擇性地放置一散熱基板50在太陽能電池40的下方以有效地散逸蓄積在太陽能電池40的熱量進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)換效率。又此一實施例也可選擇性地將多個第一集光裝置100擴(kuò)展至如圖4b顯示的多排結(jié)構(gòu)。圖6a揭露本發(fā)明的又一實施例，包含多個第一集光裝置100 ；其中每一腔體10之間，個別的軸線方向11彼此不平行，多個太陽能電池45以一弧線方式置于多個腔體10的多個第二開口 25下方，其中多個太陽能電池45可以串聯(lián)或并聯(lián)形式相接。多個太陽能電池45的材料可為單晶硅、多晶硅、非晶硅(amorphous Si)、III-V族半導(dǎo)體、II-VI族半導(dǎo)體、有機(jī)材料、或上述材料的任意組合。來自不同方向的入射光線分別經(jīng)此多個第一集光裝置100的多個聚光器20，進(jìn)入所對應(yīng)的腔體10內(nèi)部，經(jīng)由多個圍繞壁18的反射內(nèi)面12反射后抵達(dá)至第二開口 25，接著照射在太陽能電池45。此一實施例也可如圖6b所示選擇性地放置一弧形散熱基板55在該太陽能電池45的下方以有效地散逸蓄積在太陽能電池45 的熱量進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)換效率。又此一實施例也可選擇性地將多個第一集光裝置100擴(kuò)展至如圖4b顯示的多排結(jié)構(gòu)。圖7揭露本發(fā)明的又一實施例，包含多個第一集光裝置100;其中每一第一集光裝置100的腔體10之間，其個別的軸線方向11彼此不平行，一第二集光裝置200。第二集光裝置200包含一第二腔體60，一第二聚光器70。此第二腔體具有一第二圍繞壁68、一前端開口 62與一后端開口 63，其中圍繞壁68界定前端開口 62與后端開口 63。前端開口 62與后端開口 63分別位于第二腔體的相異側(cè)。前端開口 62的截面積大于或等于后端開口 63 的截面積。在本實施例中，較佳的情形為前端開口 62的截面積為后端開口 63的截面積的兩倍或兩倍以上。第二圍繞壁68具有一第二反射內(nèi)面64，此第二反射內(nèi)面64為一可將光反射的表面。第二聚光器70座落于前端開口 62處，第二聚光器70為一具有聚光效果的光學(xué)鏡片，可為雙凸透鏡(biconvex)、單凸透鏡(positive meniscus lens)、Fresnel透鏡、 平面凸透鏡(piano convex)、或上述選擇的任意組合。多個第一集光裝置100位于第二集光裝置200的上方。來自不同方向的入射光線分別經(jīng)過多個第一集光裝置100的多個聚光器20，進(jìn)入多個腔體10內(nèi)部，再經(jīng)由多個腔體10抵達(dá)至第二集光裝置200的前端開口 62。 抵達(dá)前端開口 62的入射光線接著穿過第二集光裝置200的第二聚光器70。抵達(dá)前端開口 62的入射光線經(jīng)第二聚光器70折射，并照射到第二腔體60的第二反射內(nèi)面64。由于第二反射內(nèi)面64為一可將光反射的表面，照射到第二腔體60內(nèi)部的入射光線會通過第二反射內(nèi)面64進(jìn)行一次或多次的反射，最后抵達(dá)至后端開口 63。照射到第二腔體60內(nèi)部的入射光線也可因第二腔體60的長度變化而不經(jīng)反射，直接抵達(dá)至后端開口 63。又此一實施例也可選擇性地將多個第一集光裝置100擴(kuò)展至如圖4b顯示的多排結(jié)構(gòu)。圖8a揭露本發(fā)明的又一實施例，包含多個第一集光裝置100 ；其中每一腔體10之間，個別的軸線方向11彼此不平行，一第二集光裝置200，以及一太陽能電池40。太陽能電池40連接于該第二腔體60的后端開口 63。來自不同方向的入射光線分別經(jīng)此多個第一集光裝置100，再經(jīng)由第二集光裝置200，照射在太陽能電池40。此一實施例也可如圖8b所示選擇性地放置一散熱基板50在太陽能電池40下方以有效地散逸蓄積在太陽能電池的熱能進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)換效率。又此一實施例也可選擇性地將多個第一集光裝置100擴(kuò)展至如圖 4b顯示的多排結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所列舉的各實施例僅用以說明本發(fā)明，并非用以限制本發(fā)明的范圍。任何人對本發(fā)明所作的任何顯而易知的修飾或變更皆不脫離本發(fā)明的精神與范圍。
權(quán)利要求
1.一集光裝置，包含腔體，該腔體具有第一開口、第二開口，以及圍繞壁界定該第一開口及該第二開口，該圍繞壁具有一反射內(nèi)面，該第一開口的截面積大于或等于該第二開口的截面積；以及聚光器位于該第一開口，以將入射光線導(dǎo)入該腔體。
2.如權(quán)利要求1所述的集光裝置，其中該聚光器透鏡為一具有聚光效果的光學(xué)鏡片， 可選自于由雙凸透鏡(biconvex)、單凸透鏡(positive menisus)、Fresnel透鏡及平面凸透鏡(piano convex)所組成的群組。
3.一種多向式太陽能集光系統(tǒng)，包含多個集光裝置，其中每一個集光裝置包含腔體，該腔體具有第一開口、第二開口、以及圍繞壁界定該第一開口及該第二開口，具有反射內(nèi)面，該第一開口的截面積大于或等于該第二開口的截面積；以及聚光器位于該第一開口，以將入射光線導(dǎo)入該腔體。
4.如權(quán)利要求3所述的多向式太陽能集光系統(tǒng)，其中該聚光器為一具有聚光效果的光學(xué)鏡片，可選自于由雙凸透鏡(biconvex)、單凸透鏡(positive menisus)、Fresnel透鏡及平面凸透鏡(piano convex)所組成的群組。
5.如權(quán)利要求3所述的多向式太陽能集光系統(tǒng)，其中多個集光裝置所包含的多個聚光器形成一弧面、一曲面或一球面。
6.如權(quán)利要求3所述的多向式太陽能集光系統(tǒng)，又包含多個太陽能電池與一散熱基板，該多個太陽能電池位于多個腔體下方，該散熱基板位于該多個太陽能電池下方。
7.如權(quán)利要求6所述的多向式太陽能集光系統(tǒng)，其中該多個太陽能電池的材料可為單晶硅、多晶硅、非晶硅(amorphous Si)、III-V族、II-VI族、有機(jī)材料、或上述選擇的任意組合。
8.一種多向式太陽能集光系統(tǒng)，包含第一集光裝置，包含腔體，該腔體具有第一開口、第二開口、以及圍繞壁界定該第一開口及該第二開口，具有一反射內(nèi)面，該第一開口的截面積大于或等于該第二開口的截面積；以及聚光器位于該第一開口，以將入射光線導(dǎo)入該腔體；以及第二集光裝置，包含第二腔體，該第二腔體具有前端開口、后端開口，以及第二圍繞壁界定該前端開口及該后端開口，該第二圍繞壁具有第二反射內(nèi)面；以及第二聚光器接近該前端開口，以將入射光線導(dǎo)入該第二腔體。
9.如權(quán)利要求8所述的多向式太陽能集光系統(tǒng)，其多個集光裝置的多個聚光器形成一弧面、一曲面或一球面。
10.如權(quán)利要求8所述的多向式太陽能集光系統(tǒng)，又包含太陽能電池與散熱基板，其中該后端開口連接于該太陽能電池，該散熱基板位于該太陽能電池下方。
全文摘要
本發(fā)明公開一種多向式太陽能集光系統(tǒng)，該可多向收集光線的太陽能集光系統(tǒng)，其包含一聚光裝置與一太陽能電池。透過聚光裝置包含的一或多個聚光器及一或多個腔體，將入射光線經(jīng)由一次或多次的聚光過程，收集并導(dǎo)引至太陽能電池上。由于具備自有的多向式功能，此一系統(tǒng)可在不需通過外部力量移動聚光系統(tǒng)的情況下，收集不同方向照入的光線。
文檔編號H01L31/0232GK102339875SQ201010229658
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者陳政宏 申請人:晶元光電股份有限公司