專利名稱：一維集中式光伏系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及收集太陽能以提供(例如)電力。
背景技術(shù)：
需要替代性能源來滿足不斷增長的世界范圍能量需求。太陽能資源在許多地理區(qū)域中足以部分通過提供電力來滿足此類需求。太陽能電力產(chǎn)生當(dāng)前正從小生境技術(shù)演進為主流行業(yè)。隨著發(fā)生此轉(zhuǎn)變，兩個關(guān)鍵挑戰(zhàn)是系統(tǒng)成本和可實現(xiàn)的規(guī)模(即，在世界范圍內(nèi)在不因耗盡近期組件/材料供應(yīng)而抬高系統(tǒng)成本的情況下可安裝多少發(fā)電容量)。系統(tǒng)設(shè)計和架構(gòu)可通過(例如)使材料使用減到最少和通過避免使用外來材料來顯著影響這兩個因素。重要的還有基礎(chǔ)架構(gòu)選擇到接收器上的光學(xué)集中程度。最近安裝的太陽能系統(tǒng)在沒有(即，單位)集中的情況下或以高(大于約20x)集中進行操作。非集中設(shè)計盡管簡單但仍可能消耗極大量的硅和/或其它面板材料，從而可能在太陽能面板安裝速率快速上升的情況下超過世界范圍供應(yīng)。對于集中式系統(tǒng)，歸因于(每單位面積)多結(jié)電池的高成本或歸因于太陽能-熱能產(chǎn)生通常利用非常高的操作溫度來起作用的事實而歷來關(guān)注高集中度。高度集中的設(shè)計歸因于制作、組裝和對太陽運動的二維跟蹤的嚴格容差而本質(zhì)上較復(fù)雜。這些極端(單位集中和高集中)可能無法反映用于太陽能發(fā)電容量的大量產(chǎn)生的最佳設(shè)計，尤其是對于直接PV系統(tǒng)來說。

發(fā)明內(nèi)容
揭示一維集中光伏(CPV)系統(tǒng)、設(shè)備、集中幾何結(jié)構(gòu)、跟蹤幾何結(jié)構(gòu)和方法，其可適合于(例如)與硅或其它PV電池一起使用。在一維CPV中，將陽光近似聚集到線而非聚集到在二維CPV系統(tǒng)的情況下發(fā)生的斑點。在一個方面中，一種集中太陽能收集器包含細長的太陽能接收器，其包含一個或一個以上光伏電池；以及細長的菲涅爾反射器，其具有平行于所述接收器的長軸定向的長軸且經(jīng)布置以在所述菲涅爾反射器和所述太陽能接收器經(jīng)定向以使得太陽位于或近似位于由所述菲涅爾反射器的光軸與所述接收器的長軸界定的平面中時將太陽輻射反射到所述光伏電池。所述菲涅爾反射器包含多個細長的反射性元件，其相對于彼此且相對于所述接收器固定且具有平行于所述菲涅爾反射器和所述接收器的所述長軸定向的長軸。所述反射性元件的所述長軸位于或近似位于拋物線上。本方面的集中太陽能收集器可進一步包含旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和菲涅爾反射器經(jīng)定向以跟蹤太陽。在一個變型中，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述菲涅爾反射器的方位旋轉(zhuǎn)。在另一變型中，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述菲涅爾反射器圍繞南北軸或圍繞近似南北軸旋轉(zhuǎn)以跟蹤太陽的東西運動。在又一變型中，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述菲涅爾反射器圍繞東西軸或圍繞近似東西軸旋轉(zhuǎn)以跟蹤太陽的南北運動。在本方面的以上變型中的任一者中，所述反射性元件可具有橫穿其長軸的寬度， 所述寬度為所述菲涅爾反射器的橫穿其長軸的寬度的約5%到約10% (舉例來說)。也可使用反射性元件的其它寬度。在本方面的以上變型中的任一者中，所述接收器可在橫穿其長軸的平面中具有 “V”形橫截面或近似“V”形橫截面。所述“V”的臂之間的角度可為(例如)約90°，但也可使用更大或更小角度。舉例來說，太陽能接收器可包括第一和第二細長太陽能電池陣列， 其在長度方向上并排布置且圍繞其相應(yīng)長軸相對于彼此傾斜以形成“V”形狀或近似“V”形狀，其中頂點指向所述反射器。在本方面的以上變型中的任一者中，所述反射性元件可經(jīng)布置以使其末端交錯、 使鄰近的共線或近似共線反射性元件之間的間隙交錯或進行所述兩者。在本方面的以上變型中的任一者中，所述光伏電池可由(例如)在長度方向上流過所述接收器的液體(例如，水)來液體冷卻。在另一方面中，一種集中太陽能收集器包含細長的液體冷卻式太陽能接收器，其包含一個或一個以上光伏電池；以及細長的反射器，其具有平行于所述接收器的長軸定向的長軸且經(jīng)布置以在所述反射器和所述太陽能接收器經(jīng)定向以使得太陽位于或近似位于由所述反射器的光軸與所述接收器的長軸界定的平面中時將太陽輻射反射到所述光伏電池。所述接收器在橫穿其長軸的平面中具有“V”形橫截面或近似“V”形橫截面。所述“V” 的臂之間的角度可為(例如)約90°，但也可使用更大或更小角度。舉例來說，太陽能接收器可包括第一和第二細長的太陽能電池陣列，其在長度方向上并排布置且圍繞其相應(yīng)長軸相對于彼此傾斜以形成“V”形狀或近似“V”形狀，其中頂點指向所述反射器。所述接收器中的所述光伏電池的液體冷卻可由(例如)在長度方向上流過所述接收器的液體(例如， 水)來進行。本方面的集中太陽能收集器可進一步包含旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和菲涅爾反射器經(jīng)定向以跟蹤太陽。在一個變型中，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述菲涅爾反射器的方位旋轉(zhuǎn)。在另一變型中，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述菲涅爾反射器圍繞南北軸或圍繞近似南北軸旋轉(zhuǎn)以跟蹤太陽的東西運動。在又一變型中，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述菲涅爾反射器圍繞東西軸或圍繞近似東西軸旋轉(zhuǎn)以跟蹤太陽的南北運動。在本方面的以上變型中的任一者中，所述反射器可具有橫穿其長軸的拋物線形或近似拋物線形橫截面。在本方面的以上變型中的任一者中，所述反射器可包含多個細長的反射性元件， 其相對于彼此且相對于所述接收器固定且具有平行于所述反射器和所述接收器的所述長軸定向的長軸。所述反射性元件可任選地經(jīng)布置以使其末端交錯、使鄰近的共線或近似共線反射性元件之間的間隙交錯或進行所述兩者。在另一方面中，一種集中太陽能收集器包含細長的太陽能接收器，其包含一個或一個以上光伏電池；以及細長的菲涅爾反射器，其具有平行于所述接收器的長軸定向的長軸且經(jīng)布置以在所述菲涅爾反射器和所述太陽能接收器經(jīng)定向以使得太陽位于或近似位于由所述菲涅爾反射器的光軸與所述接收器的長軸界定的平面中時將太陽輻射反射到所述光伏電池。所述菲涅爾反射器包含多個細長的反射性元件，其相對于彼此且相對于所述接收器固定且具有平行于所述菲涅爾反射器和所述接收器的所述長軸定向的長軸。所述反射性元件經(jīng)布置以使其末端交錯、使鄰近的共線或近似共線反射性元件之間的間隙交錯或進行所述兩者。本方面的集中太陽能收集器可進一步包含旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和菲涅爾反射器經(jīng)定向以跟蹤太陽。在一個變型中，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述菲涅爾反射器的方位旋轉(zhuǎn)。在另一變型中，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述菲涅爾反射器圍繞南北軸或圍繞近似南北軸旋轉(zhuǎn)以跟蹤太陽的東西運動。在又一變型中，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述菲涅爾反射器圍繞東西軸或圍繞近似東西軸旋轉(zhuǎn)以跟蹤太陽的南北運動。在本方面的以上變型中的任一者中，所述光伏電池可由(例如)在長度方向上流過所述接收器的液體(例如，水)來液體冷卻。在以上方面中的任一者的以上變型中的任一者中，太陽輻射可在接收器上集中為 (例如)近似5個到近似20個“太陽”或近似10個到近似20個“太陽”。也可使用更高或更低的集中。在以上方面中的任一者的以上變型中的任一者中，所述光伏電池可包含硅光伏電池。商用(例如，屋頂)和/或大規(guī)模安裝可受益于本文中所揭示的系統(tǒng)、設(shè)備、幾何結(jié)構(gòu)和方法。舉例來說，在一些變型中，一維集中為近似5到20個或近似10到20個“太陽”的強度可在不需要較高集中CPV系統(tǒng)所固有的嚴格容差控制或復(fù)雜運動的情況下實現(xiàn)顯著的電池面積減小的優(yōu)點。所揭示的系統(tǒng)、設(shè)備、幾何結(jié)構(gòu)和方法可在一些變型中帶來低制作成本(例如，以美元/容量瓦特表達)。另外，一些變型可支持安裝尺寸的靈活性、在大容量組裝設(shè)施處的制作、容易的運輸與安裝和/或可以實際上無限數(shù)量來制造的廣泛可用的商品組件的有效使用。在一些變型中使用硅光伏電池可提供的優(yōu)點包括成熟的供應(yīng)鏈、可用性、穩(wěn)健性、 有效性(例如，約20%或更多的太陽能到電功率轉(zhuǎn)換)和以10到20個“太陽”或更高的入射功率密度操作的能力。在其中光學(xué)集中超過約5個“太陽”的變型中，硅電池的中等成本可變成低到可忽略的成本。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在結(jié)合首先簡要描述的附圖參看以下對本發(fā)明的較詳細描述時將較容易明白本發(fā)明的這些和其它實施例、特征和優(yōu)點。


圖1展示以極(方位角和傾斜角)坐標(biāo)表達的太陽在一天過程期間的位置。
圖2展示以笛卡爾(東西角和南北角)坐標(biāo)表達的太陽在一天過程期間的位置。圖3展示實例性反射器/接收器組合件。圖4展示另一實例性反射器/接收器組合件。圖5展示另一實例性反射器/接收器組合件。圖6展示另一實例性反射器/接收器組合件的平面圖。圖7展示另一實例性反射器/接收器組合件。圖8展示另一實例性反射器/接收器組合件。圖9展示安裝于實例性旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上的實例性反射器/接收器組合件。
具體實施例方式應(yīng)參看附圖來閱讀以下具體實施方式
，在附圖中相同參考數(shù)字在不同圖式中始終指代相同元件。附圖未必按比例描繪，描繪了選擇性實施例，且不希望限制本發(fā)明的范圍。
具體實施方式
借助于實例而非借助于限制來說明本發(fā)明的原理。此描述將清楚地使得所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制作和使用本發(fā)明，且描述了本發(fā)明的若干實施例、改編、變型、替代方案和使用，包括目前認為是實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式的內(nèi)容。如本說明書和所附權(quán)利要求書中所使用，單數(shù)形式“一”和“所述”包括復(fù)數(shù)對象， 除非上下文清楚地另外指示。而且，術(shù)語“平行”既定意指“大致上平行”且涵蓋與平行幾何結(jié)構(gòu)的微小偏差，而非需要平行反射器行(舉例來說)或本文中所描述的任何其它平行布置完全平行。本文中揭示可借以收集太陽能以提供(例如)電力的系統(tǒng)、設(shè)備、集中幾何結(jié)構(gòu)、 跟蹤幾何結(jié)構(gòu)和方法?？筛鶕?jù)以下對用于跟蹤太陽位置的坐標(biāo)系的論述來較好地理解集中幾何結(jié)構(gòu)和跟蹤幾何結(jié)構(gòu)。眾所周知的是，從地球表面的固定位置觀看，太陽運動是二維的。在一年過程中， 太陽以在夏季月份期間比在冬季期間在天空中達到更高的日?；⌒蝸硪苿??？梢愿鞣N方式來描述此運動，包括笛卡爾坐標(biāo)系(東西角和南北角)或極坐標(biāo)系(方位角和傾斜角)。待考慮的自然坐標(biāo)系取決于CPV系統(tǒng)的架構(gòu)(機械和光學(xué)幾何結(jié)構(gòu))。圖1展示以極坐標(biāo)表達的太陽位置(對于一年12個月中的每個月，且每隔30分鐘)。橫軸指示在“太陽正午”之前或之后以小時表達的時刻，“太陽正午”是太陽在頭頂位于最高處的時間。具有兩個縱軸。左軸為方位(或羅盤)角，其使用圓點來標(biāo)繪。零度為正北，90度為正東，180度為正南，且270度為正西。右軸為傾斜角，其使用三角形來標(biāo)繪。 零度指示日出或日落，且90度指示頭頂正上方的太陽。此實例性曲線圖是針對北緯38度來計算的。請注意，太陽從不會在頭頂正上方，雖然其在地平線上方確實達到約80度。用于分析太陽運動的極坐標(biāo)系最適合于包括機械方位旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)架構(gòu)。圖2展示以笛卡爾坐標(biāo)表達的太陽位置(對于一年12個月中的每個月，且每隔30 分鐘)。如同前述，橫軸指示在“太陽正午”之前或之后以小時表達的時刻，“太陽正午”是太陽在頭頂位于最高處的時間。在此曲線圖中，僅具有一個縱軸，其針對于東西角(使用圓點來標(biāo)繪)和南北角(使用三角形來標(biāo)繪)兩者。請注意，東西角跨越全部-90到+90度 (日出到日落)，而南北角跨越較小范圍。此實例性曲線圖也是針對北緯38度來計算的。請注意，在日出和日落時，南北角可向南部擺動很遠，而在中午附近，南北角保持處于觀測者的緯度附近。還請注意，太陽在赤道附近橫越較窄的南北角總范圍，且在較高緯度處橫越較大的南北角范圍。用于分析太陽運動的笛卡爾坐標(biāo)系適合于不包括機械方位旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)架構(gòu)。盡管太陽運動為二維的，但如本文中所揭示的一維CPV系統(tǒng)可利用對太陽的一維或二維跟蹤。舉例來說，跟蹤可匹配極坐標(biāo)系或笛卡爾坐標(biāo)系。跟蹤可(例如)使用PV電池運動、反射鏡運動或兩者來實施。用以理解一維集中的有用方式是首先注意線性PV電池陣列(例如，在線性太陽能接收器中)和平行于線性PV電池陣列定向的細長(例如，平坦或圓柱形)反射鏡的光學(xué)中心線(光軸)界定一平面。如果太陽位于此平面中，那么太陽光線聚集成與PV電池陣列共線的線。此聚集線的長度由反射鏡的長度決定。此聚集線可長于、等于或短于PV電池陣列的長度。此聚集線還可沿PV電池陣列的長軸相對于PV電池陣列移位。移位取決于太陽與反射鏡的表面法線界定的角度以及反射鏡與PV電池的相對位置?？赡茏钣行У氖鞘勾艘莆粶p到最小?？赡苄枰氖?，CPV系統(tǒng)在至少一個維度上跟蹤太陽，以便確保太陽確實位于反射鏡與PV電池陣列的對稱平面中。額外跟蹤維度可(任選地)消除陽光聚集線與PV電池陣列之間的移位。如果使用兩個跟蹤維度，那么其可(例如)彼此垂直或近似垂直。若干因素可影響陽光聚集線與PV電池之間的相對移位的顯著性?？赡苤匾氖鞘瓜鄬σ莆慌cPV電池長度的比率減到最小，因為此比率表示潛在損耗因數(shù)。相對移位部分地取決于至少兩個因素(I)PV電池在反射鏡上方的高度，以及(2)未受CPV系統(tǒng)跟蹤的太陽運動的角度范圍。因此，可例如通過以下方式來使相對移位的影響減到最小(1)使電池高度減到最小，(2)使反射鏡/電池長度增到最大，以及C3)選擇使未被跟蹤的太陽運動的角度范圍減到最小的配置。跟蹤與集中配置可用于在本文中所揭示的系統(tǒng)、設(shè)備和方法中定向集中和跟蹤方向的各種配置包括下文所描述的那些配置。方位集中(一維跟蹤)。此配置可在沒有任何額外跟蹤的情況下利用方位(一維) 跟蹤。舉例來說，集中反射鏡和PV電池組合件(例如，接收器)可固定到旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(例如， 轉(zhuǎn)盤)上，使得反射器與電池兩者一起旋轉(zhuǎn)。反射鏡和PV電池組合件的一維(方位)旋轉(zhuǎn)可確保太陽位于由反射鏡光學(xué)中心線和PV電池所界定的平面中或其附近。使用這種形式的跟蹤，陽光在中午時聚集到南北線。隨著太陽的傾斜改變(例如，在回歸線的邊緣處，在日出/日落時的大概零度直到在中午時的大概90度)，系統(tǒng)可能遭受由小于90度的未跟蹤太陽運動所帶來的移位損失。轉(zhuǎn)盤或其它旋轉(zhuǎn)機構(gòu)可相對于地面水平地定向(即，圍繞垂直軸旋轉(zhuǎn))或替代地相對于地面傾斜。反射鏡與PV電池可垂直于旋轉(zhuǎn)軸來安裝或替代地與旋轉(zhuǎn)軸成角度傾斜。傾斜的旋轉(zhuǎn)軸或安裝幾何結(jié)構(gòu)可每單位反射鏡面積和PV電池長度提供較大的太陽能收集，但有可能以增大的機械復(fù)雜性和風(fēng)載為代價。方位集中(二維跟蹤)。此配置可用方位和傾斜跟蹤兩者來實施。舉例來說，集中反射鏡組合件可固定到旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(例如，轉(zhuǎn)盤)上。PV電池組合件(例如，接收器)也附接到轉(zhuǎn)盤，但可沿其軸平移以補償太陽傾斜的改變。任何合適的平移機構(gòu)可用以使PV電池組合件沿其軸平移。反射鏡和PV電池組合件的一維(方位)旋轉(zhuǎn)可確保太陽位于由反射鏡中心線與PV電池界定的平面中或其附近。轉(zhuǎn)盤或其它旋轉(zhuǎn)機構(gòu)可相對于地面水平地定向(即，圍繞垂直軸旋轉(zhuǎn))或替代地相對于地面傾斜。反射鏡和PV電池可垂直于旋轉(zhuǎn)軸來安裝或替代地與旋轉(zhuǎn)軸成角度傾斜。傾斜的旋轉(zhuǎn)軸或安裝幾何結(jié)構(gòu)可每單位反射鏡面積和 PV電池長度提供較大的太陽能收集，但有可能以增大的機械復(fù)雜性和風(fēng)載為代價。方位集中(二維跟蹤，替代件配置)。類似于以上配置，反射鏡的單個線件運動(與電池/接收器相反)可用以補償太陽傾斜的改變。任何合適的平移機構(gòu)可用以使反射鏡沿其軸平移。轉(zhuǎn)盤或其它旋轉(zhuǎn)機構(gòu)可相對于地面水平地定向(即，圍繞垂直軸旋轉(zhuǎn))或替代地相對于地面傾斜。反射鏡和PV電池可垂直于旋轉(zhuǎn)軸來安裝或替代地與旋轉(zhuǎn)軸成角度傾斜。傾斜的旋轉(zhuǎn)軸或安裝幾何結(jié)構(gòu)可每單位反射鏡面積和PV電池長度提供較大的太陽能收集，但有可能以增大的機械復(fù)雜性和風(fēng)載為代價。傾斜集中。此配置可利用方位和傾斜(二維)跟蹤兩者。舉例來說，PV電池組合件可固定到旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(例如，轉(zhuǎn)盤)上，而活動式集中反射鏡組合件也放置到同一旋轉(zhuǎn)機構(gòu) /轉(zhuǎn)盤上。如同“方位集中”途徑，一個(方位)旋轉(zhuǎn)可確保太陽位于由反射鏡中心線與PV 電池界定的平面中或其附近。然而，在此配置中且使用這種形式的跟蹤，PV電池和反射鏡經(jīng)定向以使得在中午時陽光聚集到東西線。隨著太陽的傾斜改變(在日出/日落時的零度直到在中午時的90度)，反射鏡移動以跟蹤此傾斜改變，從而減少或消除任何相對移位損失。 轉(zhuǎn)盤或其它旋轉(zhuǎn)機構(gòu)可相對于地面水平地定向(即，圍繞垂直軸旋轉(zhuǎn))或替代地相對于地面傾斜。反射鏡和PV電池可垂直于旋轉(zhuǎn)軸來安裝或替代地與旋轉(zhuǎn)軸成角度傾斜。傾斜的旋轉(zhuǎn)軸或安裝幾何結(jié)構(gòu)可每單位反射鏡面積和PV電池長度提供較大的太陽能收集，但有可能以增大的機械復(fù)雜性和風(fēng)載為代價。如與“方位集中”途徑相比，此途徑可能增大復(fù)雜性(以實現(xiàn)二維跟蹤)，但可減少或消除任何相對移位損失。因此，PV電池可放置于任何方便高度處，而不管移位損失如何。 增大PV電池的高度可減小與集中反射鏡相關(guān)聯(lián)的成本、光學(xué)損耗和風(fēng)負荷。如與下文中所描述的“東西集中”和“南北集中”途徑相比，此途徑減小待跟蹤的太陽運動的角度范圍。本質(zhì)上，大角度范圍(且簡單)的方位旋轉(zhuǎn)與小角度范圍的傾斜運動組合以實現(xiàn)二維跟蹤。東西集中。此配置可在沒有任何其它跟蹤的情況下利用東西(一維)跟蹤。舉例來說，固定的PV電池組合件(例如，接收器)可與跟蹤太陽的東西運動的移動反射鏡組合件組合。替代地，PV電池組合件和反射鏡組合件可一起移動(例如，相對于彼此固定)以跟蹤太陽的東西運動。使用這種形式的跟蹤，在一天中陽光總是聚集到南北線(或近似南北線)。隨著太陽的南北定向改變，系統(tǒng)將遭受由大于90度的未跟蹤太陽運動帶來的移位損失。如從以上圖式可見，南北角度運動(笛卡爾坐標(biāo)系)比傾斜角度運動(極坐標(biāo)系)大得多。因此，此途徑可導(dǎo)致比“方位集中”途徑大的相對移位損失。南北集中。此配置可在沒有任何其它跟蹤的情況下利用南北(一維)跟蹤。舉例來說，固定的PV電池組合件(例如，接收器)可與跟蹤太陽的南北運動的移動反射鏡組合件組合。替代地，PV電池組合件和反射鏡組合件可一起移動(例如，相對于彼此固定)以跟蹤太陽的南北運動。使用這種形式的跟蹤，在一天中陽光總是聚集到東西線(或近似東西線)。隨著太陽的東西定向改變，系統(tǒng)將遭受由180度的未跟蹤太陽運動帶來的移位損失。 因此，此途徑可導(dǎo)致比任何替代方案大的相對移位損失。然而，總跟蹤角度范圍可小于“東西集中”途徑的范圍。
額外的光學(xué)考虎因素除了上文所描述的跟蹤因素以外，若干額外光學(xué)考慮因素可影響性能。反射鏡反射率呈現(xiàn)本文中所描述的一維集中架構(gòu)中的任一者的基礎(chǔ)損耗機制。典型的反射鏡反射率對于低成本反射鏡來說可為約90%到約95%。如果反射器為刻面的或為菲涅爾類型(下文描述)，那么可存在由從反射鏡的一個刻面反射但接著由鄰近刻面的背表面阻斷的光造成的較小(例如，小于10% )損耗量。此損耗機制可在菲涅爾反射鏡與高數(shù)值孔徑(如與反射鏡孔徑相比，短焦距或低電池高度)一起使用時和/或在反射鏡可在集中維度中用于多種入射角時變得較顯著。隨著集中程度增大(即，對于固定收集孔徑，總電池面積減小)， 容差變得較困難。大多數(shù)機械結(jié)構(gòu)的容差可為(例如)電池寬度的大概10%。反射鏡的一部分可由電池本身以及其支撐結(jié)構(gòu)遮蔽。此因素對于小于約10個“太陽”的集中變得較重要。額外的變型下文所描述的額外特征和特征組合可彼此以及與上文在“跟蹤與集中配置”部分中所描述的那些特征和特征組合以任何合適組合來使用。菲涅爾反射鏡與連續(xù)反射鏡。反射表面可用任何數(shù)目的反射元件來實施。一些變型可利用單個拋物線形溝槽。替代地，可利用一對半溝槽。半溝槽可歸因于尺寸減小(以及，例如，減小5%到10%的總反射鏡面積，因為電池/接收器可遮蔽單個溝槽的中心的一部分)而制作起來較便宜。還可使用具有許多反射元件的菲涅爾型反射器。菲涅爾反射器允許減小系統(tǒng)高度且減小風(fēng)負荷。然而，菲涅爾反射器可能遭受漸暈損耗。這些損耗可在菲涅爾反射器以固定入射角使用時較小(如同“方位集中(一維跟蹤)”途徑)。菲涅爾反射鏡平坦與彎曲元件。在一些變型中，采用使用N個平坦反射元件的菲涅爾反射鏡。此類菲涅爾反射鏡提供N個“太陽”的最大集中。在其它變型中，菲涅爾反射器的一些或所有反射元件可為彎曲的。使用彎曲(聚焦)反射鏡元件，可實現(xiàn)額外集中。 取決于制作方法，可存在優(yōu)于平坦元件的成本優(yōu)勢。地面/地表與屋頂。本文中所描述的設(shè)備和系統(tǒng)可以一些變型定位于屋頂上且以其它變型定位于地平面處或其附近。低成本和高效率可使得其能夠以一些變型用于大規(guī)模安裝。近似平坦的菲涅爾反射鏡與近似拋物線形的菲涅爾反射鏡。反射菲涅爾表面可以各種方式來實施，但共同特征是多個相異(平坦或彎曲)反射子元件。最基本的參數(shù)是反射子元件的數(shù)目。如果反射子元件為平坦的，那么反射鏡的尺寸設(shè)定集中光區(qū)域的最小尺寸，且因此設(shè)定接收器/PV電池的最小照明面積和系統(tǒng)的最大集中量。在布置菲涅爾反射鏡中重要的額外參數(shù)為偏心反射鏡子元件的高程。在一些變型中，反射性子元件可經(jīng)布置為使其中心線共面。這使結(jié)構(gòu)的高度減到最小，這可降低機械支撐件成本且有助于減小反射到接收器的光的入射角范圍。此設(shè)計可能遭受從一個反射鏡子元件反射的光可能與鄰近反射鏡的背表面相交的損耗機制。如果反射鏡間隔開以避免此損耗機制，那么一些入射陽光可能不被菲涅爾反射器攔截。在其它變型中，反射鏡子元件可經(jīng)布置為使其中心線位于或近似位于拋物線形溝槽上。(例如，見下文描述的圖4、5、7和8)。在這些變型中，菲涅爾反射鏡形成對將聚焦于同一位置上的接收器的(彎曲)拋物線形溝槽的分段近似。在這些變型中，菲涅爾反射鏡可視為異常拋物線形反射鏡。此設(shè)計的優(yōu)點在于，存在較少或沒有歸因于從一個反射鏡子元件反射的光與鄰近反射鏡的背表面相交而帶來的損耗。此設(shè)計的可能缺點是增大了整體反射器高度。這可增大機械支撐件成本，而且還增大接收器上的入射角范圍。在另外其它變型中，菲涅爾反射器的子元件可經(jīng)布置以形成具有不同于拋物線的橫截面形狀的反射性溝槽。這些形狀可(例如)介于平坦反射鏡與拋物線形溝槽之間。用以i辟免,梓iHr器的非均勻照射禾口摭蔽的方法。對于光伏系統(tǒng)，可能重要的是，用近似相同的總光學(xué)功率來照射PV陣列內(nèi)的電串聯(lián)連接的所有電池。這是因為由串聯(lián)連接的 PV電池產(chǎn)生的電流受串內(nèi)的最少照射電池所限制。作為實例，如果含有串聯(lián)連接的100個電池的陣列具有一個電池被部分遮蔽且進而接收剩余電池的太陽通量的僅90%，那么整個串將產(chǎn)生其潛在電功率的僅90%，即使其攔截其潛在太陽通量的99. 9%也是如此。在一些變型中，PV電池(例如，接收器)可由支撐結(jié)構(gòu)定位于反射器上方。電池 (例如，接收器)和支撐結(jié)構(gòu)可在PV電池上投下陰影。此類陰影可由在陽光撞擊反射器之前將所述陽光遮蔽或由在陽光已從反射器朝向接收器反射之后將所述陽光遮蔽造成。陰影可隨著太陽在天空中移動且隨著反射器和/或接收器移動以跟蹤太陽而在一天中移動。陰影的大小、數(shù)目和/或影響可在若干變型中得以減小。在一些變型中，反射器和接收器經(jīng)設(shè)計且/或布置以使得所反射的陽光光線不會在其去往PV電池的路徑上越過中心線。這可減少或消除支撐結(jié)構(gòu)對從反射器反射到接收器的光的遮蔽。舉例來說，在一些變型中，接收器包括兩組PV電池，其中一組在接收器的一側(cè)上接收來自反射器的反射光且其中另一組在接收器的另一側(cè)上接收來自反射器的反射光。(例如，見下文描述的圖3、圖4和圖9)。這些變型中的一些變型可利用堅固的(可能不透明的)中心支撐件來將接收器支撐于反射器上方。在一些變型中，支撐件的寬度可例如大于PV電池的寬度的約5%、約10%、約25%、約50%或約100%。在其它變型中，產(chǎn)生可容忍的陰影(例如，小于電池寬度的約5% )的大部分開放式中心支撐件可用以設(shè)定接收器與反射鏡中心之間的距離。接收器與反射器的兩個頂部邊緣之間的額外牽拉(拉緊)線可用以保持接收器穩(wěn)定。牽拉線可產(chǎn)生可忽略的陰影，且可當(dāng)反射器/接收器在跟蹤太陽時經(jīng)定向為重力指向遠離中心線時支撐接收器的重量。中心支撐件的強度不需要大于避免皺縮所必要的強度。在一些變型中，中心支撐件產(chǎn)生此類可容忍的陰影且強度足夠大以使得無需使用此類牽拉線。在其它變型中，反射器、接收器和將接收器支撐于反射器上方的支撐結(jié)構(gòu)形成近似三角形結(jié)構(gòu)。(例如，見下文描述的圖7和圖8)。在這些變型中，周期性剛性支撐件從接收器的任一側(cè)將反射器的頂部(即，外部)邊緣連接到接收器。舉例來說，這些支撐件可足夠厚且/或剛性以避免皺縮，但并不大以免產(chǎn)生占PV電池的顯著部分的陰影。舉例來說， 支撐件可足夠薄以使得其在反射到接收器時投到反射鏡上的陰影覆蓋小于PV電池的寬度的約5%、約7%或約10%。在其它變型中，除了位于接收器的任一末端上的一個或一個以上支撐件之外，可依靠完全位于接收器上方的結(jié)構(gòu)來支撐接收器。(例如，見下文描述的圖5)?？稍谝恍┳冃椭型ㄟ^使支撐結(jié)構(gòu)延伸超過反射器的末端且將末端支撐件放置得足夠遠離反射器來避免遮蔽。除了由相對于反射器定位接收器的支撐結(jié)構(gòu)所造成的PV電池上的陰影之外，還可存在由兩個反射器區(qū)段之間的間隙造成的“有效”陰影。舉例來說，如果系統(tǒng)(例如，反射器和接收器)為18米長，那么反射器可由各自為三米長的六個反射鏡區(qū)段來制成。在那些區(qū)段中的每一者之間，可存在小間隙(例如，用以允許熱膨脹和/或組合件容差)。這些間隙將不反射/集中陽光；因此，可在接收器上產(chǎn)生暗“陰影”。而且，如果反射器的聚焦線沿接收器移位，那么反射器的末端(或反射器子元件的末端)可界定由所述移位在接收器上產(chǎn)生的有效陰影的邊緣。在任一情況下，隨著太陽移動，陰影可移動，從而在PV電池上形成時變非均勻性。在一些變型中，這些“有效”陰影的影響可通過布置菲涅爾反射器中的子元件以使反射鏡區(qū)段(或子元件)之間的間隙的位置交錯且/或使菲涅爾反射器子元件的末端的位置交錯來減小。這使“有效”陰影沿接收器(例如，跨越若干PV電池)分散且因而減小非均勻性的量值，這可改進整體系統(tǒng)效率。反射器和/或接收器的運動。反射器和/或接收器中的任一者或兩者可移動以跟蹤太陽運動。反射器可較靠近地面，可不需要電或冷卻連接，且因此可比接收器更容易移動。在一些變型中，反射器和接收器作為單個單元一起移動以跟蹤太陽。這可減少或最小化反射到接收器的陽光的入射角范圍，且還可允許在一天的大部分或所有時間使用反射器的全部收集孔徑。在其中反射器和接收器一起移動以跟蹤太陽的一些變型中，剛性結(jié)構(gòu)將反射器和接收器支撐在一起作為單個單元，所述單個單元通過跟蹤系統(tǒng)指向太陽。冷卻PV電池。許多類型的PV電池當(dāng)在室溫附近或較冷溫度操作時較有效地工作。以大于“1”個太陽的強度進行操作可將PV電池加熱到其效率下降的溫度。在一些變型中，PV電池經(jīng)空氣冷卻(例如，經(jīng)由鰭狀散熱片)或水冷卻。在水冷卻式變型中，可例如在接收器的相對末端處制作入水口和出水口連接。此類連接可利用(例如)具有倒鉤型配件的柔性“軟管”、具有O形環(huán)密封件的連接管或襯套型接頭。在一些變型中，可能有利的是通過延長接收器來使水連接的數(shù)目減到最小。_。一些變型可利用集成式模塊面板，其包括某一(例如，一到三米或大于三米)長度的反射器、接收器和接收器支撐結(jié)構(gòu)。模塊還可包括用于空氣或水冷卻PV電池的裝備。這些模塊可借助恰當(dāng)?shù)碾?、水和結(jié)構(gòu)連接以及在必要時進行或執(zhí)行的光機械對準(zhǔn)來組裝成較大系統(tǒng)(例如，在使用現(xiàn)場)。這種利用集成式模塊的可縮放途徑可為有利的。舉例來說，此類模塊可在一些變型中大量制造且借助少量或極少現(xiàn)場勞動力來組裝成系統(tǒng)。 在一些變型中，模塊可安裝在多種跟蹤系統(tǒng)上。一個實例是非常大的方位跟蹤器，其支撐大的模塊面板陣列。在一些變型中，模塊包括用于連接到其它模塊/與其它模塊對準(zhǔn)所必要的所有特征。鍾下文相對于實例所描述的特征和特征組合可彼此以及與上文在“跟蹤與集中配置”和“額外的變型”部分中所描述的那些特征和特征組合以任何合適組合來使用?，F(xiàn)參看圖3，實例性反射器/接收器組合件(例如，模塊)5包含太陽能接收器10 和集中菲涅爾反射器20 (包含反射器元件30)，其安裝到共同支撐件40。集中反射器20使來自太陽的太陽輻射一維地(即，近似于線或線性延伸的斑點)聚集到細長接收器10上。 在所說明的實例中，每一接收器具有“V”或三角形形狀，其中PV電池50安裝于面向下的側(cè)面上以接收來自接收器的相對側(cè)面的反射陽光。雖然所說明的實例包括兩個接收器10和兩個反射器20，但在其它變型中，反射器/接收器組合件(例如，模塊)可僅包括一個接收器和一個反射器，或包括兩個以上接收器和兩個以上反射器。舉例來說，每一菲涅爾反射器可包含大約20個反射器元件，其中在對應(yīng)接收器的每一側(cè)上具有大約10個反射器元件?？墒÷灾行姆瓷淦髟?因為其可能由接收器遮蔽)。 反射器元件成角度以使陽光集中于接收器上。每一菲涅爾反射器中的個別反射器元件可相對于彼此以稍微不同的傾斜度來成角度，以便使陽光集中到位于V形接收器的相對側(cè)上的太陽能電池上。現(xiàn)參看圖4，另一實例性反射器/接收器組合件(例如，模塊)5包含V形接收器 70，其由中心支撐件90支撐于單個菲涅爾反射器80(包含反射器元件30)上方。接收器70 包含安裝于其面向下的側(cè)面上以接收來自接收器的相對側(cè)面的反射陽光的PV電池50。如果反射器/接收器組合件5經(jīng)定向以使得太陽位于或近似位于由接收器70與菲涅爾反射器80的光軸界定的平面中，那么少量或沒有反射光越過所述平面，且中心支撐件90在PV 電池50上產(chǎn)生少量或沒有陰影。反射器元件30可經(jīng)布置為使其中心線位于或近似位于拋物線形溝槽上。現(xiàn)參看圖5，另一實例性反射器/接收器組合件(例如，模塊)5包含接收器70，其由上部支撐結(jié)構(gòu)(例如，支架)100和垂直支撐件110從上方支撐于菲涅爾反射器80 (包含反射器元件30)上方。垂直支撐件110任選地由橫拉條120架住。上部支撐結(jié)構(gòu)100的寬度小于或近似等于接收器70的寬度。如果反射器/接收器組合件5經(jīng)定向以使得太陽位于或近似位于由接收器70與菲涅爾反射器80的光軸界定的平面中，那么上部支撐結(jié)構(gòu)100 不在反射器80上投下任何陰影(其僅遮蔽接收器70的背側(cè))。橫拉條120可在一些變型中成角度以使得其僅在一天開始和結(jié)束時在PV電池上投下陰影。反射器元件30可經(jīng)布置為使其中心線位于或近似位于拋物線形溝槽上。圖6展示另一實例性反射器/接收器組合件(例如，模塊)5的平面圖，其中菲涅爾反射器80的反射性子元件30的位置(任選地)經(jīng)交錯。(圖4、圖5、圖7和圖8中也展示反射器子元件的類似任選交錯，但并不如在圖7的平面圖中那么清楚)。如上文所描述， 此布置可在接收器70上產(chǎn)生跨越若干PV電池的有效陰影，進而減小電池的非均勻照射的影響。圖7還展示將接收器70支撐于菲涅爾反射器80上方的支撐件130?，F(xiàn)參看圖7，另一實例性反射器/接收器組合件(例如，模塊)5包含接收器70 (包含PV電池，未圖示)，其由從接收器的任一側(cè)將反射器80的頂部(S卩，外部)邊緣連接到接收器70的窄支撐件130支撐于菲涅爾反射器80 (包含反射器子元件30)上方。在此實例中，反射器80、接收器70和支撐件130形成近似三角形結(jié)構(gòu)。在所說明的實例中，反射性子元件30的位置如上文所描述那樣交錯。然而，這并不是所需的。電連接140和(任選的) 水連接150位于接收器70的每一末端處。反射器元件30可經(jīng)布置為使其中心線位于或近似位于拋物線形溝槽上。圖8展示實例性反射器/接收器組合件(或CPV系統(tǒng))160，其包含端到端布置的六個圖7所示的反射器/接收器組合件(例如，模塊)5。窄支撐件130從接收器70到反射器陣列的外部邊緣周期性地放置。任選的水配件150位于每一模塊5的末端處。反射器子元件30的交錯位置使鄰近反射器/接收器組合件(例如，模塊)中的反射器子元件之間的間隙(例如，間隙170)交錯，從而使由這些間隙投在接收器70上的有效陰影分散。反射器元件30可經(jīng)布置為使其中心線位于或近似位于拋物線形溝槽上。如本文中所揭示的反射器/接收器組合件(例如，模塊)可經(jīng)制作為與許多現(xiàn)有類型的跟蹤系統(tǒng)兼容。在一些變型中，反射器/接收器組合件安裝于個別旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(例如， 轉(zhuǎn)盤/跟蹤器)上。在其它變型中，兩個或兩個以上反射器/接收器組合件(例如，模塊陣列)可安裝于較大旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(例如，轉(zhuǎn)盤)上。共享旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(例如，轉(zhuǎn)盤)可允許使馬達 /控制器成本減到最小，使冷卻成本減到最小，且還使模塊到模塊的間距減到最小。舉例來說，在集中維度中，反射器/接收器組合件可在方位跟蹤旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上彼此鄰近安裝而不會遭受顯著的光學(xué)損耗(由于方位跟蹤)。在非集中維度中，反射器/接收器組合件可以由反射器/接收器的傾角(其可為零度-水平)且由將在沒有遮蔽損耗的情況下俘獲的最低太陽傾斜所限制的間隔來安裝于方位跟蹤旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上。在具有方位跟蹤的方位集中的一個實例中，各自包含一個或一個以上反射器(例如，反射性溝槽)和一個或一個以上包含PV電池的接收器的一個或一個以上反射器/接收器組合件(例如，模塊)以傾斜角度(例如，等于或近似等于緯度)安裝到轉(zhuǎn)盤或其它旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上，所述轉(zhuǎn)盤或其它旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許模塊方位旋轉(zhuǎn)以跟蹤太陽。反射器/接收器組合件(例如，模塊)可為近似2. 4米正方形(舉例來說)，且包含一個拋物線形溝槽或(任選地)兩個并排拋物線形溝槽。包含PV電池的線性接收器可定位于所述(或每一)拋物線形溝槽上方，其中PV電池位于例如為溝槽長度的近似10%的高度處(例如，如果溝槽為約2. 4米長，那么位于約20到約30厘米處)。在2. 4米正方形模塊中包含兩個溝槽的變型中，每一溝槽為約1. 2米寬和約2. 4米長。PV電池可接收集中為(例如)介于約10個“太陽”與約20個“太陽”之間的反射陽光。在其中2. 4米正方形模塊包含兩個溝槽和兩個接收器的一些變型中，PV電池為約10厘米寬且接收集中為約11 個“太陽”的反射光。在其它此類變型中，PV電池為約6厘米寬且接收集中為約20個“太陽”的反射光。包含PV電池的接收器可為三角形或“V”形的，其中頂點面向下且PV電池位于所述“V”或三角形的兩個面向下的側(cè)面上。頂角可為(例如)約90度，使得PV電池接收器的兩個半部中的每一者可經(jīng)定向為與溝槽的軸成約45度角。與接收器包含位于接收器的平坦的水平面向下的表面上的相等面積的PV電池相比，此布置可提供改進的放置容差、減小的遮蔽和減小的電池高度。在具有方位和傾斜跟蹤的傾斜集中的實例中，各自包含旋轉(zhuǎn)反射鏡陣列和一個或一個以上包含PV電池的接收器的一個或一個以上反射器/接收器組合件(例如，模塊)安裝于方位跟蹤轉(zhuǎn)盤或其它旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上。個別反射鏡可經(jīng)旋轉(zhuǎn)(例如，以相同角速率)以跟蹤太陽的傾斜運動且在傾斜方向上集中陽光。此實例的其它方面可與上文所描述的具有方位跟蹤的方位集中實例的方面相同或相似?，F(xiàn)參看圖9，如所說明或如在任一以上實例中所描述的反射器/接收器組合件(例如，模塊)5可安裝到旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(例如，旋轉(zhuǎn)支撐件或轉(zhuǎn)盤)60。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)60可由馬達驅(qū)動以使菲涅爾反射器和接收器一起旋轉(zhuǎn)。任何合適的太陽跟蹤系統(tǒng)可用以控制馬達以使模塊 5的旋轉(zhuǎn)與太陽的運動同步。反射器和接收器(例如，模塊)可經(jīng)傾斜(如圖所示)以考慮在部署所述系統(tǒng)的位置處地理緯度對太陽傾斜的影響。在所說明的實例中，旋轉(zhuǎn)支撐件、接收器和菲涅爾反射器可在方位上跟蹤太陽，使得菲涅爾反射器在方位上集中陽光。
在具有東西跟蹤的東西集中的實例中，一個或一個以上反射器/接收器組合件 (例如，上文所描述的那些組合件中的任一者)經(jīng)定向以使其接收器在南北方向上對準(zhǔn)(或近似對準(zhǔn))。如此對準(zhǔn)的反射器/接收器組合件安裝于或以另外方式(例如，剛性地)連接到旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許反射器和接收器圍繞某一(或近似)南北軸一起旋轉(zhuǎn)以在一天期間跟蹤太陽的東西運動且因此將反射陽光聚集到接收器上的某一(或近似)南北線或線性延伸的斑點。所述跟蹤可(例如)定向反射器/接收器組合件以使得太陽位于由接收器與其相關(guān)聯(lián)反射器的光軸界定的平面中。可使用任何合適的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)或旋轉(zhuǎn)機構(gòu)組合。一些變型可利用(例如)一個或一個以上輪子、滾筒、旋轉(zhuǎn)軸承、滾軸或其組合。在一些變型中，近似南北旋轉(zhuǎn)軸相對于水平面傾斜以使所述一個或一個以上反射器/接收器組合件朝向赤道傾斜。所述傾斜可成(例如)近似為安裝CPV系統(tǒng)的位置的緯度的角度。在一些變型中，旋轉(zhuǎn)軸位于反射器/接收器組合件的質(zhì)心處或其附近以圍繞所述軸旋轉(zhuǎn)。在具有南北跟蹤的南北集中的實例中，一個或一個以上反射器/接收器組合件 (例如，上文所描述的那些組合件中的任一者)經(jīng)定向以使其接收器在東西方向上對準(zhǔn)(或近似對準(zhǔn))。如此對準(zhǔn)的反射器/接收器組合件安裝于或以另外方式(例如，剛性地)連接到旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許反射器和接收器圍繞某一(或近似)東西軸一起旋轉(zhuǎn)以在一天期間跟蹤太陽的南北(傾斜角)運動且因此將反射陽光聚集到接收器上的某一(或近似)東西線或線性延伸的斑點。所述跟蹤可(例如)定向反射器/接收器組合件以使得太陽位于由接收器與其相關(guān)聯(lián)反射器的光軸界定的平面中?？墒褂萌魏魏线m的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)或旋轉(zhuǎn)機構(gòu)組合。一些變型可利用(例如)一個或一個以上輪子、滾筒、旋轉(zhuǎn)軸承、滾軸或其組合。在一些變型中，旋轉(zhuǎn)軸位于反射器/接收器組合件的質(zhì)心處或其附近以圍繞所述軸旋轉(zhuǎn)。本揭示內(nèi)容為說明性的而非限制性的。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員鑒于本揭示內(nèi)容將容易明白另外的修改，且所述修改既定屬于所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種集中太陽能收集器，其包含細長的太陽能接收器，其包含一個或一個以上光伏電池；以及細長的菲涅爾反射器，其具有平行于所述接收器的長軸定向的長軸，且經(jīng)布置以在所述菲涅爾反射器和所述太陽能接收器經(jīng)定向以使得太陽位于或近似位于由所述菲涅爾反射器的光軸與所述接收器的長軸界定的平面中時將太陽輻射反射到所述光伏電池；其中所述菲涅爾反射器包含多個細長的反射性元件，其相對于彼此且相對于所述接收器固定，且具有平行于所述菲涅爾反射器和所述接收器的所述長軸定向的長軸；且其中所述反射性元件的所述長軸位于或近似位于拋物線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中太陽能收集器，其中所述反射性元件具有橫穿其長軸的寬度，所述寬度為所述菲涅爾反射器的橫穿其長軸的寬度的約5%到約10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中太陽能收集器，其進一步包含旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和菲涅爾反射器經(jīng)定向以跟蹤太陽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集中太陽能收集器，其中所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述菲涅爾反射器的方位旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集中太陽能收集器，其中所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述菲涅爾反射器圍繞南北軸或圍繞近似南北軸旋轉(zhuǎn)以跟蹤太陽的東西運動。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集中太陽能收集器，其中所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述菲涅爾反射器圍繞東西軸或圍繞近似東西軸旋轉(zhuǎn)以跟蹤太陽的南北運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中太陽能收集器，其中所述接收器在橫穿其長軸的平面中具有“V”形橫截面或近似“V”形橫截面。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集中太陽能收集器，其中所述接收器在橫穿其長軸的平面中具有“V”形橫截面或近似“V”形橫截面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中太陽能收集器，其中所述反射性元件經(jīng)布置以使其末端交錯、使鄰近的共線或近似共線反射性元件之間的間隙交錯或進行所述兩者。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集中太陽能收集器，其中所述反射性元件經(jīng)布置以使其末端交錯、使鄰近的共線或近似共線反射性元件之間的間隙交錯或進行所述兩者。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的集中太陽能收集器，其中所述反射性元件經(jīng)布置以使其末端交錯、使鄰近的共線或近似共線反射性元件之間的間隙交錯或進行所述兩者。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集中太陽能收集器，其中所述反射性元件經(jīng)布置以使其末端交錯、使鄰近的共線或近似共線反射性元件之間的間隙交錯或進行所述兩者。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中太陽能收集器，其中所述光伏電池為液體冷卻式。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的集中太陽能收集器，其中所述光伏電池為液體冷卻式。
15.一種集中太陽能收集器，其包含細長的液體冷卻式太陽能接收器，其包含一個或一個以上光伏電池；以及細長的反射器，其具有平行于所述接收器的長軸定向的長軸且經(jīng)布置以在所述反射器和所述太陽能接收器經(jīng)定向以使得太陽位于或近似位于由所述反射器的光軸與所述接收器的長軸界定的平面中時將太陽輻射反射到所述光伏電池；其中所述接收器在橫穿其長軸的平面中具有“V”形橫截面或近似“V”形橫截面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的集中太陽能收集器，其進一步包含旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述反射器經(jīng)定向以跟蹤太陽。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的集中太陽能收集器，其中所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述反射器的方位旋轉(zhuǎn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的集中太陽能收集器，其中所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述反射器圍繞南北軸或圍繞近似南北軸旋轉(zhuǎn)以跟蹤太陽的東西運動。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的集中太陽能收集器，其中所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述反射器圍繞東西軸或圍繞近似東西軸旋轉(zhuǎn)以跟蹤太陽的南北運動。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的集中太陽能收集器，其中所述反射器具有橫穿其長軸的拋物線形或近似拋物線形橫截面。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的集中太陽能收集器，其中所述反射器具有橫穿其長軸的拋物線形或近似拋物線形橫截面。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的集中太陽能收集器，其中所述反射器包含多個細長的反射性元件，其相對于彼此且相對于所述接收器固定且具有平行于所述反射器和所述接收器的所述長軸定向的長軸。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的集中太陽能收集器，其中所述反射器包含多個細長的反射性元件，其相對于彼此且相對于所述接收器固定且具有平行于所述反射器和所述接收器的所述長軸定向的長軸。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的集中太陽能收集器，其中所述反射性元件經(jīng)布置以使其末端交錯、使鄰近的共線或近似共線反射性元件之間的間隙交錯或進行所述兩者。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的集中太陽能收集器，其中所述反射性元件經(jīng)布置以使其末端交錯、使鄰近的共線或近似共線反射性元件之間的間隙交錯或進行所述兩者。
26.一種集中太陽能收集器，其包含細長的太陽能接收器，其包含一個或一個以上光伏電池；以及細長的菲涅爾反射器，其具有平行于所述接收器的長軸定向的長軸且經(jīng)布置以在所述菲涅爾反射器和所述太陽能接收器經(jīng)定向以使得太陽位于或近似位于由所述菲涅爾反射器的光軸與所述接收器的長軸界定的平面中時將太陽輻射反射到所述光伏電池；其中所述菲涅爾反射器包含多個細長的反射性元件，其相對于彼此且相對于所述接收器固定且具有平行于所述菲涅爾反射器和所述接收器的所述長軸定向的長軸；且其中所述反射性元件經(jīng)布置以使其末端交錯、使鄰近的共線或近似共線反射性元件之間的間隙交錯或進行所述兩者。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的太陽能集中收集器，其中所述接收器為液體冷卻式。
28.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的集中太陽能收集器，其進一步包含旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和菲涅爾反射器經(jīng)定向以跟蹤太陽。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的集中太陽能收集器，其中所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述菲涅爾反射器的方位旋轉(zhuǎn)。
30.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的集中太陽能收集器，其中所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述菲涅爾反射器圍繞南北軸或圍繞近似南北軸旋轉(zhuǎn)以跟蹤太陽的東西運動。
31.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的集中太陽能收集器，其中所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)允許所述接收器和所述菲涅爾反射器圍繞東西軸或圍繞近似東西軸旋轉(zhuǎn)以跟蹤太陽的南北運動。
全文摘要
本文中揭示可借以收集太陽能以提供電力的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。
文檔編號H01L31/048GK102484159SQ201080013096
公開日2012年5月30日 申請日期2010年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者喬治·E·康韋, 戴維·克萊因, 馬克·A·阿爾博雷 申請人:科根納太陽能公司