專利名稱：聚光裝置及太陽能電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及包括光學(xué)元件的聚光裝置及光能轉(zhuǎn)化裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的太陽能聚光元件多采用面鏡反射光線到太陽能電池，或者采用凸透鏡將光線匯聚到太陽能電池，而面鏡和凸透鏡往往無法兼顧聚光效率和聚光均勻性，且容忍角 (acceptance angle)較小，導(dǎo)致太陽能電池的利用率較低。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，提供一種會聚效率較高且容忍角較大之聚光裝置及包括該聚光裝置之太陽能電池裝置。一種聚光裝置，包括一個菲涅爾透鏡，該菲涅爾透鏡具有一個上表面和一個下表面；一個平凹透鏡，該平凹透鏡具有一個凹面和一個平面，該凹面朝向該菲涅爾透鏡；及一個組合式拋物面聚光元件，該組合式拋物面聚光元件具有一個入口和一個與該入口對應(yīng)的出口，該組合式拋物面聚光元件位于該平凹透鏡的平面下方，入射光線依次經(jīng)該菲涅爾透鏡、平凹透鏡及該組合式拋物面聚光元件后被會聚。一種太陽能電池裝置，包括一個菲涅爾透鏡，該菲涅爾透鏡具有一個上表面和一個下表面；一個平凹透鏡，該平凹透鏡具有一個凹面和一個平面，該凹面朝向該菲涅爾透鏡；一個組合式拋物面聚光元件，該組合式拋物面聚光元件具有一個入口和一個與該入口對應(yīng)的出口，該組合式拋物面聚光元件位于該平凹透鏡的平面下方，入射光線依次經(jīng)該菲涅爾透鏡、平凹透鏡及該組合式拋物面聚光元件后被會聚；及一個太陽能電池單元，位于該出口用以接收光線并將光能轉(zhuǎn)化為電能。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的聚光裝置及太陽能電池裝置包括菲涅爾透鏡，平凹透鏡和一個組合式拋物面聚光元件，該平凹透鏡有助于使進入組合式拋物面聚光元件的光角度縮小，從而使從組合式拋物面聚光元件出射的光線角度進一步縮小，即該聚光裝置的會聚效率較高，容忍角較大。


圖1是本發(fā)明實施例提供的太陽能電池裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1所示的太陽能電池裝置的菲涅爾透鏡的上表面和組合式拋物面聚光元件的出光口的間距D為131mm時，圖1所示的聚光裝置的輸出能量分布圖。圖3是D為131mm時，容忍角為1度時，圖1所示的聚光裝置的輸出能量分布圖。圖4是容忍角在在0度到1. 6度間變化時，圖1所示的聚光裝置的輸出效率的變化趨勢圖。主要元件符號說明太陽能電池裝置10
聚光裝置20太陽能電池單元30菲涅爾透鏡22平凹透鏡24組合式拋物面聚光元件沈上表面220下表面222凹面240平面242入口960出口262拋物面26具體實施例方式以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供的太陽能電池裝置10包括一個聚光裝置20和一個設(shè)于該聚光裝置20的出光口的太陽能電池單元30。該聚光裝置20包括一菲涅爾透鏡22，一平凹透鏡M以及一組合式拋物面聚光元 ^f牛(compound parabolic concentrator unit) 26。該菲涅爾透鏡22具有一個上表面220和一個下表面222。該菲涅爾透鏡22的下表面222為溝槽面。溝槽面朝下可以避免灰塵或雜物落入溝槽內(nèi)而影響菲涅爾透鏡22的透鏡效率。該平凹透鏡M具有一個凹面240和一個平面M2，該凹面240朝向該下表面222。 平凹透鏡M用于縮小入射該組合式拋物面聚光元件沈的光線的入射角。該組合式拋物面聚光元件沈具有一個入口 260和一個與該入口 260對應(yīng)的出口 262,該組合式拋物面聚光元件沈位于該平凹透鏡M的下方，入射光線經(jīng)該菲涅爾透鏡22、 平凹透鏡M及該組合式拋物面聚光元件沈后被會聚。該組合式拋物面聚光元件沈位于該平凹透鏡M的平面M2的下方。組合式拋物面聚光元件沈包括至少兩個位于其內(nèi)側(cè)的拋物面沈1。該兩個拋物面260關(guān)于該組合式拋物面聚光元件沈中心軸對稱。一般地，組合式拋物面聚光元件的左拋物面的焦點落在右拋物面的底端，右拋物面的焦點落在左拋物面的底端。該兩個拋物面 261使得自該入光口 260進入的光線可以被匯聚成兩束光線后自該出光口 262出射。優(yōu)選地，該組合式拋物面聚光元件沈的中心軸和該菲涅爾透鏡22的中心軸重合， 以獲取最大的光線輸出效率。該太陽能電池單元30位于該出光口 262用以接收光線。該太陽能電池單元30可以包括一個或者多個太陽能電池，從而將光能轉(zhuǎn)化為電能。在本實施例中，該菲涅爾透鏡22的半徑為60mm，焦距為118mm ；平凹透鏡M的厚度為2mm，曲率半徑為15mm ；組合式拋物面聚光元件沈的入口半徑為3. 63mm,高度為9mm ； 太陽能電池單元30的半徑為1. 3mm。
請參閱圖2及圖3，圖2和圖3表示當該菲涅爾透鏡22的上表面201和該組合式拋物面聚光元件26的出光口沈2的間距D為131mm時，光線入射角度為0度時和1度時， 聚光裝置20的輸出能量分布圖。圖4表示光線入射角度在0度到1. 6度間變化時輸出效率的變化趨勢。由圖2，圖3及圖4可知，光線正入射(光線入射角度為0度)時，聚光裝置20的聚光效率很高，這也使得即使光線入射角度較大時，例如，光線入射角度為1度時，聚光裝置20的聚光效率依然保持在30%，S卩，聚光裝置20的容忍角較大，因此太陽能電池30將獲得集中的能量輸入?？梢岳斫獾氖?，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可于本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種聚光裝置，包括一個菲涅爾透鏡，該菲涅爾透鏡具有一個上表面和一個下表面；一個平凹透鏡，該平凹透鏡具有一個凹面和一個平面，該凹面朝向該菲涅爾透鏡；及一個組合式拋物面聚光元件，該組合式拋物面聚光元件具有一個入口和一個與該入口對應(yīng)的出口，該組合式拋物面聚光元件位于該平凹透鏡的平面下方，入射光線依次經(jīng)該菲涅爾透鏡、平凹透鏡及該組合式拋物面聚光元件后被會聚。
2.如權(quán)利要求1所述的聚光裝置，其特征在于，該菲涅爾透鏡的下表面為溝槽面，該下表面朝向該平凹透鏡的凹面。
3.如權(quán)利要求1所述的聚光裝置，其特征在于，該組合式拋物面聚光元件的中心軸和該菲涅爾透鏡的中心軸重合。
4.如權(quán)利要求1所述的聚光裝置，其特征在于，該菲涅爾透鏡的下表面和該出口的垂直間距為131mm。
5.一種太陽能電池裝置，包括一個菲涅爾透鏡，該菲涅爾透鏡具有一個上表面和一個下表面；一個平凹透鏡，該平凹透鏡具有一個凹面和一個平面，該凹面朝向該菲涅爾透鏡；一個組合式拋物面聚光元件，該組合式拋物面聚光元件具有一個入口和一個與該入口對應(yīng)的出口，該組合式拋物面聚光元件位于該平凹透鏡的平面下方，入射光線依次經(jīng)該菲涅爾透鏡、平凹透鏡及該組合式拋物面聚光元件后被會聚；及一個太陽能電池單元，位于該出口用以接收光線并將光能轉(zhuǎn)化為電能。
6.如權(quán)利要求5所述的太陽能電池裝置，其特征在于，該菲涅爾透鏡的下表面為溝槽面，該下表面朝向該平凹透鏡的凹面。
7.如權(quán)利要求5所述的太陽能電池裝置，其特征在于，該組合式拋物面聚光元件的中心軸和該菲涅爾透鏡的中心軸重合。
8.如權(quán)利要求5所述的太陽能電池裝置，其特征在于，該菲涅爾透鏡的下表面和該出口的垂直間距為131mm。
全文摘要
一種聚光裝置，包括一菲涅爾透鏡，該菲涅爾透鏡具有一個上表面和一個下表面；一平凹透鏡，該平凹透鏡具有一個凹面和一個平面，該凹面朝向該菲涅爾透鏡；及一組合式拋物面聚光元件，該組合式拋物面聚光元件具有一個入口和一個與該入口對應(yīng)的出口，該組合式拋物面聚光元件位于該平凹透鏡的平面下方，入射光線依次經(jīng)該菲涅爾透鏡、平凹透鏡及該組合式拋物面聚光元件后被會聚。本發(fā)明還提供一種包括該聚光裝置的太陽能電池裝置。
文檔編號H01L31/052GK102455497SQ201010513760
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
發(fā)明者盧建廷, 呂英杰, 江國豐, 陳昱樹, 陳穎慶, 黃正杰 申請人:富士邁半導(dǎo)體精密工業(yè)(上海)有限公司, 沛鑫能源科技股份有限公司