格柵形聚光鏡的製作方法
2023-10-28 03:56:52
專利名稱：格柵形聚光鏡的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種聚光鏡，具體的說是一種格柵形聚光鏡。
背景技術：
伴隨著煤炭、石油、天然氣等化石能源日漸枯竭，及由此所產生的生態破壞和溫室效應日益嚴重，太陽能作為無汙染、可再生的新能源正得到廣泛關注。太陽能聚光集熱器主要由聚光器、吸收器和跟蹤系統三大部分組成。按照聚光原理區分，聚光集熱器基本可分為反射聚光和折射聚光兩大類，每一類中按照聚光器的不同又可分為若干種；反射聚光主要是槽式聚光、碟式聚光、旋轉拋物面聚光；折射聚光主要是採用菲尼爾透鏡。為了滿足太陽能利用的要求，簡化跟蹤機構，提高可靠性，降低成本，在本世紀研製開發的聚光集熱器品種很多，但推廣應用的數量遠比平板集熱器少，商業化程度也低。在反射式聚光集熱器中應用較多的是旋轉拋物面鏡聚光集熱器(點聚焦)和槽形拋物面鏡聚光集熱器(線聚焦)。前者可以獲得高溫，但要進行二維跟蹤；後者可以獲得中溫， 只要進行一維跟蹤。這兩種聚光集熱器在本世紀初就有應用，幾十年來進行了許多改進，如提高反射面加工精度，研製高反射材料，開發高可靠性跟蹤機構等，現在這兩種拋物面鏡聚光集熱器完全能滿足各種中、高溫太陽能利用的要求，但由於造價高，限制了它們的廣泛應用。70年代，國際上出現一種「複合拋物面鏡聚光集熱器」(CPC)，它由二片槽形拋物面反射鏡組成，不需要跟蹤太陽，最多只需要隨季節作稍許調整，便可聚光，獲得較高的溫度。其聚光比一般在10以下，當聚光比在3以下時可以固定安裝，不作調整。當時，不少人對CPC評價很高，甚至認為是太陽能熱利用技術的一次重大突破，預言將得到廣泛應用。但幾十年過去了，CPC仍只是在少數示範工程中得到應用，並沒有象平板集熱器和真空管集熱器那樣大量使用。我國不少單位在七八十年代曾對CPC進行過研製，也有少量應用，但現在基本都已停用。其它反射式聚光器還有圓錐反射鏡、球面反射鏡、條形反射鏡、鬥式槽形反射鏡、 平面。拋物面鏡聚光器等。此外，還有一種應用在塔式太陽能發電站的聚光鏡一定日鏡。 定日鏡由許多平面反射鏡或曲面反射鏡組成，在計算機控制下這些反射鏡將陽光都反射至同一吸收器上，吸收器可以達到很高的溫度，獲得很大的能量。利用光的折射原理可以製成折射式聚光器，歷史上曾有人在法國巴黎用二塊透鏡聚集陽光進行熔化金屬的表演。有人利用一組透鏡並輔以平面鏡組裝成太陽能高溫爐。顯然，玻璃透鏡比較重，製造工藝複雜， 造價高，很難做得很大。所以，折射式聚光器長期沒有什麼發展。70年代，國際上有人研製大型菲涅耳透鏡，試圖用於製作太陽能聚光集熱器。菲涅耳透鏡是平面化的聚光鏡，重量輕， 價格比較低，也有點聚焦和線聚焦之分，一般由有機玻璃或其它透明塑料製成，也有用玻璃製作的，主要用於聚光太陽電池發電系統。我國從70年代直至90年代，對用於太陽能裝置的菲涅耳透鏡開展了研製。有人採用模壓方法加工大面積的柔性透明塑料菲涅耳透鏡，也有人採用組合成型刀具加工直徑1. 5m的點聚焦菲涅耳透鏡，結果都不大理想。發明內容本實用新型所要解決的技術問題是，解決以上現有技術存在的缺點，提供一種格柵形聚光鏡，無需跟蹤太陽即可全年平均每天都能收集7個小時太陽能，收集和利用太陽能更高效，並可有效節約矽電池。本實用新型解決以上技術問題的技術方案是格柵形聚光鏡，由多條槽式聚光鏡沿東西向和南北向互相交叉分布形成具有多個相同的格柵單元的格柵形聚光鏡，格柵形聚光鏡每一個格柵單元的底面都設有矽電池，槽式聚光鏡的兩個側面都是複合拋物面聚光鏡。這樣，在本實用新型的柵型聚光鏡上形成一個聚光鏡陣列，每一個格柵單元都是一模一樣的，這樣就可以充分利用空間面積；由於聚光鏡是東西和南北2個方向的綜合，聚光比也比單方向的槽式聚光鏡高，無需跟蹤太陽即可全年平均每天都能收集7個小時太陽能，收集和利用太陽能更高效，可以更有效的節約矽電池節約成本。本實用新型進一步限定的技術方案是前述的格柵形聚光鏡，南北向槽式聚光鏡的收集角為55° 64° ；東西向槽式聚光鏡的收集角為105° 120°。在南北方向，從冬至12點到夏至12點太陽角度的變化範圍是47度，不過如果採用47度收集角的聚光鏡在冬至和夏至的收集時間卻很少，因為從冬至9點到夏至9點太陽角度的變化是64度，所以我們採取至少為55度的複合拋物面聚光鏡，略微減少收集角可以在有限減少收集時間的情況下大幅增加聚光比，從而節省矽電池的用量。在東西方向，太陽角度的變化基本以每小時15度的速度變化，一年四季都是如此，所以我門為保證平均每天都能收集7個小時，所以我們一般採取105度收集角以上的複合拋物面聚光鏡。前述的格柵形聚光鏡，格柵形聚光鏡背面設有矽電池卡槽，矽電池卡槽的設置為以下三種之一在每個格柵單元的背面各設有一個矽電池卡槽；在格柵形聚光鏡背面沿東西向或南北向整條或整排設有矽電池卡槽；在格柵形聚光鏡背面設有一個整體的矽電池卡槽。這樣可以方便矽電池固定。前述的格柵形聚光鏡，格柵形聚光鏡每一個格柵單元的大小和高度都是和矽電池片的大小成正比。這主要是考慮單(多)晶矽電池的切片問題，設置每個格柵形的大小和高度都是和電池片的大小成正比，可以有效的節約矽電池，而太陽能有效利用研究領域中，如何節約矽電池是一個難點所在；電池片標準尺寸為125mm*125mm，多晶片還有 156mm*156mm的，由於矽電池只有2條主柵線，而單晶矽的四個角是圓角，所以單晶矽片的切片在4片之內(每個方向最多2片)才是比較理想的，多晶矽不缺角，所以只要保證在和主柵線垂直方向最多切2片就行了，有效的節約了矽電池。前述的格柵形聚光鏡，格柵形聚光鏡的高度為30mm-80mm。格柵形聚光鏡的聚光比大於2。本實用新型的優點是本實用新型的柵型聚光鏡上形成一個聚光鏡陣列，每一個格柵單元都是一模一樣的，因此在相同的光照條件下，在矽電池上形成的光帶也是一樣的， 所以每片電池的電流和功率也是一樣的，這樣就可以充分利用空間面積，不要像槽式聚光發電系統要在聚光鏡兩側的空間留一段距離以避免發生水桶效應。另外本實用新型的柵型聚光鏡因為是東西和南北2個方向的綜合，所以聚光比也比單方向的槽式聚光鏡高，無需跟蹤太陽即可全年平均每天都能收集7個小時太陽能，收集和利用太陽能更高效，可以更有效的節約矽電池節約成本。
圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2是槽式聚光鏡的結構示意圖。
具體實施方式
實施例1本實施例提供的一種格柵形聚光鏡，結構如圖1所示，由多條槽式聚光鏡1沿東西向和南北向互相交叉分布形成具有多個相同的格柵單元2的格柵形聚光鏡，格柵形聚光鏡每一個格柵單元2的底面都設有矽電池片3，槽式聚光鏡1的結構如圖2所示，其兩個側面都是複合拋物面聚光鏡4。格柵形聚光鏡每一個格柵單元2的大小和高度都是和矽電池片 3的大小成正比。格柵形聚光鏡的高度為30mm-80mm。格柵形聚光鏡的聚光比大於2。南北向槽式聚光鏡的收集角為 64° ；東西向槽式聚光鏡的收集角為105° 120°。格柵形聚光鏡背面設有矽電池卡槽，矽電池卡槽的設置可以是在每個格柵單元的背面各設有一個矽電池卡槽；也可以在格柵形聚光鏡背面沿東西向或南北向整條或整排設有矽電池卡槽；也可以是在格柵形聚光鏡背面設有一個整體的矽電池卡槽。設置矽電池卡槽可以方便矽電池固定。本實用新型格柵形聚光鏡的製作一般採取可塑材料模壓而成，常用的有PPS塑料和光亮鋁，前者雖然絕緣絕熱，但反射率較低，需要貼反光膜以保證高效聚光；後者可以保證百分之八十五以上的反射率，但由於金屬導電，在鋪設電池時需做好絕緣。然後把每個單體按照輸出電壓的要求組成陣列，再加上其他組件就可以形成本實用新型太陽能高效收集和利用。本實用新型主要鋪設於屋面角度等於地理緯度的屋面上。本實用新型的格柵型聚光鏡陣列的每一塊都是一模一樣的，因此在相同的光照條件下，在矽電池上形成的光帶也是一樣的，所以每片電池的電流和功率也是一樣的，這樣就可以充分利用空間面積，不要像槽式聚光發電系統要在聚光鏡兩側的空間留一段距離以避免發生水桶效應。另外格式聚光因為是2個方向的綜合，所以聚光比也比單方向的槽式聚光鏡高，可以更有效的節約矽電池節約成本。除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型要求的保護範圍。
權利要求1.格柵形聚光鏡，其特徵在於由多條槽式聚光鏡沿東西向和南北向互相交叉分布形成具有多個相同格柵單元的格柵形聚光鏡，所述格柵形聚光鏡每一個格柵單元的底面都設有矽電池，所述槽式聚光鏡的兩個側面都是複合拋物面聚光鏡。
2.如權利要求1所述的格柵形聚光鏡，其特徵在於所述南北向槽式聚光鏡的收集角為55° 64° ；所述東西向槽式聚光鏡的收集角為105° 120°。
3.如權利要求1或2所述的格柵形聚光鏡，其特徵在於所述格柵形聚光鏡背面設有矽電池卡槽，所述矽電池卡槽的設置為以下三種之一在每個格柵單元的背面各設有一個矽電池卡槽；在格柵形聚光鏡背面沿東西向或南北向整條或整排設有矽電池卡槽；在格柵形聚光鏡背面設有一個整體的矽電池卡槽。
4.如權利要求1或2所述的格柵形聚光鏡，其特徵在於所述格柵形聚光鏡每一個格柵單元的大小和高度都是和矽電池片的大小成正比。
5.如權利要求1或2所述的格柵形聚光鏡，其特徵在於所述格柵形聚光鏡的高度為 30mm-80mmo
6.如權利要求1或2所述的格柵形聚光鏡，其特徵在於所述格柵形聚光鏡的聚光比大於2。
專利摘要本實用新型公開了一種格柵形聚光鏡，由多條槽式聚光鏡沿東西向和南北向互相交叉分布形成具有多個相同的格柵單元的格柵形聚光鏡，格柵形聚光鏡每一個格柵單元的底面都設有矽電池，槽式聚光鏡的兩個側面都是複合拋物面聚光鏡。本實用新型的柵型聚光鏡上形成一個聚光鏡陣列，每一個格柵單元都是一模一樣的，這樣就可以充分利用空間面積；由於聚光鏡是東西和南北2個方向的綜合，聚光比也比單方向的槽式聚光鏡高，無需跟蹤太陽即可全年平均每天都能收集7個小時太陽能，收集和利用太陽能更高效，可以更有效的節約矽電池，節約成本。
文檔編號G02B19/00GK202111134SQ201120193780
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月10日 優先權日2011年1月28日
發明者徐誦舜 申請人:南京南洲新能源研究發展有限公司, 徐誦舜