用于聚光太陽能光伏系統(tǒng)的二次聚光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于聚光太陽能光伏系統(tǒng)的二次聚光器，包括：所述二次聚光器的整體形狀為圓柱、圓臺、棱柱或棱臺中的任一種，二次聚光器的頂部表面為凹凸不平的曲面，所述二次聚光器的底部與聚光太陽能光伏系統(tǒng)的太陽能電池連接在一起，經(jīng)過拋物面反射鏡或菲涅耳透鏡匯聚的太陽光照射在二次聚光器頂部，在頂部曲面的折射作用和側(cè)壁的反射作用下均勻匯聚到底部并被太陽電池所吸收。所述二次聚光器能夠利用頂部的凹凸不平的曲面來提高光強(qiáng)分布的均勻性，解決現(xiàn)有技術(shù)在入射光線偏離軸心較大時不適用的問題以及通用性差的問題，適用于跟蹤精度較低的聚光系統(tǒng)，有助于降低聚光太陽能光伏系統(tǒng)的成本。
【專利說明】用于聚光太陽能光伏系統(tǒng)的二次聚光器
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及能源領(lǐng)域太陽能光伏技術(shù)，特別涉及一種用于聚光太陽能光伏系統(tǒng)的 二次聚光器。
[0003]

【背景技術(shù)】
[0004] 與普通太陽能電池相比，聚光太陽能電池具有更高的轉(zhuǎn)換效率，是光伏發(fā)電領(lǐng)域 的重點發(fā)展方向之一，然而高倍率的聚光太陽能光伏系統(tǒng)存在光斑強(qiáng)度分布不均勻、對太 陽跟蹤器的跟蹤精度要求高等問題，采用二次聚光器可有效改善光斑強(qiáng)度分布的均勻性， 如發(fā)表于Proc.ofSPIEVol. 7785 778509-1 的論文《SecondaryopticsforFresnel lenssolarconcentrators》以及發(fā)表于《紅外與激光工程》第40卷第2期的論文《應(yīng)用 于聚光光伏模組的全反射式二次聚光器的設(shè)計與性能分析》對二次聚光器進(jìn)行了討論。這 種二次聚光器采用了倒棱臺的結(jié)構(gòu)，其頂部為平面或穹頂形狀，主要利用光線在棱臺側(cè)壁 的全反射來對光線進(jìn)行匯聚、重新分配從而達(dá)到提高光強(qiáng)均勻性的目的。然而這種具有中 心對稱結(jié)構(gòu)的二次聚光器在入射光角度發(fā)生變化時，其光強(qiáng)分布必然發(fā)生改變從而影響均 勻性，因此需要采用高精度的太陽跟蹤器，對太陽光入射角度的跟蹤精度要優(yōu)于± 1°，這就 增加了聚光太陽能光伏系統(tǒng)的成本，限制了聚光太陽能電池的發(fā)展和工程應(yīng)用。另外，這種 二次聚光器的具體形狀需要根據(jù)實際的入射光情況進(jìn)行專門的優(yōu)化設(shè)計才能得到較好的 均勻性，如果入射光的角度、焦距發(fā)生改變，其光強(qiáng)分布均勻性也將發(fā)生改變，因此其通用 性較差。
[0005]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于聚光太陽能光伏系統(tǒng)的二次聚光器，利用二次聚 光器頂部的凹凸不平的曲面來提高光強(qiáng)分布的均勻性，解決現(xiàn)有技術(shù)在入射光線偏離軸心 較大時不適用的問題以及通用性差的問題。
[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于聚光太陽能光伏系統(tǒng)的二次聚光器，所述 二次聚光器的頂部表面為由多個微小單元周期性規(guī)則排列或不規(guī)則隨機(jī)形狀構(gòu)成的凹凸 不平的曲面。
[0008] 進(jìn)一步的，在上述二次聚光器中，通過所述二次聚光器的軸心的縱剖面的頂部曲 線的一介導(dǎo)函數(shù)為非單調(diào)函數(shù)。
[0009] 進(jìn)一步的，在上述二次聚光器中，所述二次聚光器的底部與聚光太陽能光伏系統(tǒng) 的太陽能電池連接在一起。
[0010] 進(jìn)一步的，在上述二次聚光器中，所述二次聚光器的底部形狀、面積與所述太陽能 電池的有效受光區(qū)域的形狀、面積保持一致。
[0011] 進(jìn)一步的，在上述二次聚光器中，入射的光線經(jīng)所述二次聚光器的頂部表面折射 后不從二次聚光器的側(cè)壁透射出去，而是直接射到所述太陽能電池上或從所述二次聚光器 的側(cè)壁全反射后射到所述太陽能電池上。
[0012] 進(jìn)一步的，在上述二次聚光器中，通過控制二次聚光器的頂部表面的法線方向和 堅直方向的夾角以及二次聚光器的高度來保證入射的光線經(jīng)所述二次聚光器的頂部表面 折射后不從二次聚光器的側(cè)壁透射出去，而是直接射到所述太陽能電池上或從所述二次聚 光器的側(cè)壁全反射后射到所述太陽能電池上。
[0013] 進(jìn)一步的，在上述二次聚光器中，通過下述公式控制所述二次聚光器的頂部表面 的法線方向和堅直方向的夾角多：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于聚光太陽能光伏系統(tǒng)的二次聚光器，其特征在于，所述二次聚光器的頂部 表面為由多個微小單元周期性規(guī)則排列或不規(guī)則隨機(jī)形狀構(gòu)成的凹凸不平的曲面。
2. 如權(quán)利要求1所述的二次聚光器，其特征在于，通過所述二次聚光器的軸也的縱剖 面的頂部曲線的一介導(dǎo)函數(shù)為非單調(diào)函數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的二次聚光器，其特征在于，所述二次聚光器的底部與聚光太陽 能光伏系統(tǒng)的太陽能電池連接在一起。
4. 如權(quán)利要求1所述的二次聚光器，其特征在于，所述二次聚光器的底部形狀、面積與 所述太陽能電池的有效受光區(qū)域的形狀、面積保持一致。
5. 如權(quán)利要求1所述的二次聚光器，其特征在于，入射的光線經(jīng)所述二次聚光器的頂 部表面折射后不從二次聚光器的側(cè)壁透射出去，而是直接射到所述太陽能電池上或從所述 二次聚光器的側(cè)壁全反射后射到所述太陽能電池上。
6. 如權(quán)利要求5所述的二次聚光器，其特征在于，通過控制二次聚光器的頂部表面的 法線方向和豎直方向的夾角W及二次聚光器的高度來保證入射的光線經(jīng)所述二次聚光器 的頂部表面折射后不從二次聚光器的側(cè)壁透射出去，而是直接射到所述太陽能電池上或從 所述二次聚光器的側(cè)壁全反射后射到所述太陽能電池上。
7. 如權(quán)利要求6所述的二次聚光器，其特征在于，通過下述公式控制所述二次聚光器的頂部 表面的法線方向和豎直方向的夾角公：
其中，馬為入射的光線經(jīng)所述頂部表面折射后與豎直方向的夾角，g為入射的光線與 豎直方向的夾角，《為二次聚光器的折射率。
8. 如權(quán)利要求7所述的二次聚光器，其特征在于，巧根據(jù)公式馬=a-1別獲取，巧根據(jù) 公式巧.=成_1 +2〇；'-180。a=2、3、4、……）獲取，其中，為所述側(cè)壁和水平方向的夾角， &a=l、2、3、……）分別為依次在所述側(cè)壁全反射時的光線與所述側(cè)壁的法線的夾角，且 滿足
9. 如權(quán)利要求1所述的二次聚光器，其特征在于，所述二次聚光器的頂部表面的面積 大于入射的光斑的面積。
10. 如權(quán)利要求1所述的二次聚光器，其特征在于，所述二次聚光器的頂部和底部分別 蒸鍛有增透膜。
【文檔編號】H02S40/22GK104426471SQ201310408240
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】雷剛, 程志君, 范襄 申請人:上海空間電源研究所