槽式反射鏡轉型聚光發電裝置的製作方法
2023-05-27 10:52:56 2
專利名稱：槽式反射鏡轉型聚光發電裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種異質結聚光發電裝置，尤其是一種槽式反射鏡轉型聚光發電
直O
背景技術：
聚光發電裝置的核心是聚光效率和光電池，包括研發成本和性價比。而聚光設備和電池工藝的製造成本起著關鍵作用。在光熱發電方面，槽式聚光熱發電的設備在世界的一些國家和地區已在使用當中。其中槽式拋物反射鏡的跟蹤和操控技術成熟而已基本商品化。因此，轉化應用於其他專業用途的優勢明顯，尤為重要的是開發成本相對較低，周期短且可靠性好。按半導體材料的構成單一性分為同質結、異質結兩種。最早的光電池為同質結結構。異質結雖是後來發展起來的，技術工藝也具有相當的特點。而目前的現狀是異質結髮電系統大都採用了聚光形式，其中以用菲涅耳透鏡結構較普遍，此透鏡結構較一般透鏡複雜，光學加工有一定難度，成本也隨之有相應增加；此外，對陽光跟蹤的精度要求也很高，為普及、配套加工、操作添加了一定難度，還需要一定的製造成本。設備的維修與保養比普通透鏡複雜，不利於系統穩定性。從光匯聚的方式來看，一般技術是用一束匯聚的太陽光直接照射異質結，通過吸收和透射利用不同深度的異質結吸收不同波長的光來產生電能，光成垂直角度入射，光能密度集中發熱量大又不利於散熱。
實用新型內容針對現有技術存在的問題，本實用新型的目的在於提供一種相對簡潔的光路設置，來創造異質結電池發電的必備條件的槽式反射鏡轉型聚光發電裝置。為實現上述目的，本實用新型槽式反射鏡轉型聚光發電裝置，包括反射驅動部和異質結髮電部，其中，反射驅動部包括槽式反射面和二次反射面，異質結髮電部包括折射體及設置在其光射出面後部的異質結電池組件，入射光線從槽式反射面的開口端平行入射後在槽式反射面發生反射，經反射的光線射向二次反射面匯聚並再次被反射，並形成一個平行光束射向折射體，光線在折射體上發生折射偏轉，入射光按頻率分布在不同偏轉角度上，不同角度的相應頻率的光射到異質結電池組件上完成發電。進一步，所述折射體和異質結電池組件之間設置有連接層，兩者通過該連接層相互連接固定，連接層的材料為與所述折射體折射率相同且熱穩定性高的材質。進一步，所述連接層與所述折射體和異質結電池組件之間採用燒結、真空等離子體沉積、粘接、化學沉積的物理及化學製備方法製成。進一步，所述折射體的光入射面表面設置有減反射膜結構。進一步，所述折射體設置為半圓柱、圓弧柱體或稜柱結構，材料選擇為光透率高熱穩定性好的材質，與所述異質結電池組件之間是所述連接層。進一步，所述槽式反射面為拋物線拉伸面的截取面，其凹面設置為反射面，所述入
3射光線沿拋物線對稱軸從開口端平行入射；所述二次反射面為雙曲線拉伸面的截取面，其凸面設置為反射面；槽式反射面和二次反射面共一個焦點，兩者具有反射功能的面相對設置。進一步，所述異質結電池組件包括若干個異質結電池，若干個異質結電池按接收頻率沿其表面切向分布，異質結電池採用硬性或柔性質地材料。進一步，所述反射驅動部包括控制俯仰轉動用的驅動設備，驅動設備上設置有上支撐架，所述槽式反射面和二次反射面固定設置在上支撐架上。進一步，所述異質結髮電部通過射角微調器安裝在所述上支撐架上。進一步，所述驅動設備上還設置有下支撐架，該下支撐架的下部與基座固定連接。本實用新型應用拋物面及雙曲面對光的反射原理，通過兩個反射面將光匯聚到折射體產生折射。根據折射的色散原理，光折射後於折射體內部按頻率在空間成不同角度散開，分別通過中間層照射到不同接收頻率的異質結電池片上產生電能。
圖1為本實用新型結構示意圖；圖2為本實用新型的光路設計示意圖。
具體實施方式
下面，參考附圖，對本實用新型進行更全面的說明，附圖中示出了本實用新型的示例性實施例。然而，本實用新型可以體現為多種不同形式，並不應理解為局限於這裡敘述的示例性實施例。而是，提供這些實施例，從而使本實用新型全面和完整，並將本實用新型的範圍完全地傳達給本領域的普通技術人員。為了易於說明，在這裡可以使用諸如「上」、「下」 「左」 「右」等空間相對術語，用於說明圖中示出的一個元件或特徵相對於另一個元件或特徵的關係。應該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術語意在於包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位於其他元件或特徵「下」的元件將定位在其他元件或特徵「上」。因此，示例性術語「下」可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉90度或位於其他方位)，這裡所用的空間相對說明可相應地解釋。本實用新型的工作原理為一以雙曲線為界，從焦點另一側對焦點射來的光線經雙曲面反射後平行於該曲線的對稱軸。二 光線平行於拋物線對稱軸從開口端入射經其曲線反射後匯聚於焦點。綜合上述兩點可得如果拋物線和雙曲線開口方向相同、共用一個焦點及對稱軸且雙曲線在內側，則有由開口外射入、平行於對稱軸的光線束經拋物線反射到雙曲線，再經雙曲線反射後形成一束更窄的平行於對稱軸且與入射光同向的光線。三光經由光疏媒質射入光密媒質時會發生折射現象，在媒質交界面上將發生方向偏轉，偏轉角度與光頻率成正比。如圖1所示，本實用新型槽式反射鏡轉型聚光發電裝置，包括反射驅動部2和異質結髮電部1，其中，反射驅動部包括槽式反射面21、二次反射面22、驅動設備M和上支撐架23，驅動設備M上設置有上支撐架23，槽式反射面21和二次反射面22固定設置在上支撐架23上，驅動設備M上還設置有下支撐架25，下支撐架25的下部與基座固定連接。驅動設備M連接並控制上支撐架上設置的槽式反射面、二次反射面及異質結髮電部一體俯仰轉動。槽式反射面21為拋物線拉伸面的截取面，其凹面設置為反射面，入射光線沿拋物線對稱軸從開口端平行入射；二次反射面22為雙曲面拉伸面的截取面，其凸面設置為反射面；槽式反射面21和二次反射面22共一個焦點，兩者具有反射功能的面相對設置。異質結髮電部1包括折射體11、連接層12、異質結電池組件13和射角微調器14。折射體11和異質結電池組件13之間通過連接層12相互連接固定，三者相互連接成一體結構，相互位置相對固定。射角微調器14調節異質結髮電部1的俯仰角度，射角微調器14可採用步進電機裝置。異質結髮電部1通過射角微調器14安裝在上支撐架23上。連接層12的材料為與折射體11折射率相同且熱穩定性高的材質，連接層12與折射體11和異質結電池組件13之間採用燒結、真空等離子體沉積、粘接、化學沉積等相應的物理及化學製備方法製成。折射體11的光入射面表面設置有減反射膜結構，異質結電池組件13設置在折射體11光射出面的一側。折射體11可設置為半圓柱、圓弧柱體或稜柱結構等，其材料選擇為光透率高熱穩定性好的材質。異質結電池組件13包括若干個異質結電池，若干個異質結電池按接收頻率沿其表面切向分布，異質結電池採用硬性或柔性質地材料。如圖2所示，本實用新型光線的收集線路及工作原理如下箭頭50表示光線照射方向。根據相關原理中的敘述，槽式反射面21為拋物線拉伸面的截取面，光線沿拋物線對稱軸從開口端平行入射後在槽式反射面21發生反射。經反射的光線向二次反射面22匯聚並再次被反射，而後就形成一個平行光束射向折射體11，隨即在折射體11上又發生折射偏轉，入射光按頻率分布在不同偏轉角度上，頻率與偏轉角度成正比。不同角度的相應頻率的光再經過連接層直接射到異質結電池組件13上所對應的不同接收頻率的異質結電池上，來完成發電。由於太陽是動態的，所以分別由驅動設備對、射角微調器14負責調節整體及折射體的光入射角度即俯仰角度以便跟蹤修正光路，使其保持穩定。本實用新型槽式反射鏡轉型聚光發電裝置借鑑槽式光熱發電結構、光學加工工藝成熟簡單、成本低、對陽光跟蹤的精度高、設備的維修與保養簡單，散熱性能好、系統穩定性高。通過利用不同折射角度的異質結吸收不同波長的光來產生電能，充分發揮了異質結電池的特性，具有很高的發電效率。
權利要求1.槽式反射鏡轉型聚光發電裝置，其特徵在於，該裝置包括反射驅動部和異質結髮電部，其中，反射驅動部包括槽式反射面和二次反射面，異質結髮電部包括折射體及設置在其光射出面後部的異質結電池組件，入射光線從槽式反射面的開口端平行入射後在槽式反射面發生反射，經反射的光線射向二次反射面匯聚並再次被反射，並形成一個平行光束射向折射體，光線在折射體上發生折射偏轉，入射光按頻率分布在不同偏轉角度上，不同角度的相應頻率的光射到異質結電池組件上完成發電。
2.如權利要求1所述的槽式反射鏡轉型聚光發電裝置，其特徵在於，所述折射體和異質結電池組件之間設置有連接層，兩者通過該連接層相互連接固定，連接層的材料為與所述折射體折射率相同且熱穩定性高的材質。
3.如權利要求2所述的槽式反射鏡轉型聚光發電裝置，其特徵在於，所述連接層與所述折射體和異質結電池組件之間採用燒結、真空等離子體沉積、粘接、化學沉積的相應物理及化學製備方法製成。
4.如權利要求3所述的槽式反射鏡轉型聚光發電裝置，其特徵在於，所述折射體的光入射面表面設置有減反射膜結構。
5.如權利要求4所述的槽式反射鏡轉型聚光發電裝置，其特徵在於，所述折射體設置為半圓柱、圓弧柱體或稜柱結構，材料選擇為光透率高熱穩定性好的材質，與所述異質結電池組件之間是所述連接層。
6.如權利要求1所述的槽式反射鏡轉型聚光發電裝置，其特徵在於，所述槽式反射面為拋物線拉伸面的截取面，其凹面設置為反射面，所述入射光線沿拋物線對稱軸從開口端平行入射；所述二次反射面為雙曲線拉伸面的截取面，其凸面設置為反射面；槽式反射面和二次反射面共一個焦點，兩者具有反射功能的面相對設置。
7.如權利要求1所述的槽式反射鏡轉型聚光發電裝置，其特徵在於，所述異質結電池組件包括若干個異質結電池，若干個異質結電池按接收頻率沿其表面切向分布，異質結電池採用硬性或柔性質地材料。
8.如權利要求1所述的槽式反射鏡轉型聚光發電裝置，其特徵在於，所述反射驅動部包括控制俯仰轉動用的驅動設備，驅動設備上設置有上支撐架，所述槽式反射面和二次反射面固定設置在上支撐架上。
9.如權利要求8所述的槽式反射鏡轉型聚光發電裝置，其特徵在於，所述異質結髮電部通過射角微調器安裝在所述上支撐架上。
10.如權利要求8所述的槽式反射鏡轉型聚光發電裝置，其特徵在於，所述驅動設備上還設置有下支撐架，該下支撐架的下部與基座固定連接。
專利摘要本實用新型公開了一種槽式反射鏡轉型聚光發電裝置，包括反射驅動部和異質結髮電部，反射驅動部包括槽式反射面和二次反射面，異質結髮電部包括折射體及設置在其光射出面後部的異質結電池組件，入射光線從槽式反射面的開口端平行入射後在槽式反射面發生反射，經反射的光線射向二次反射面匯聚並再次被反射，形成平行光束射向折射體，光線在折射體上發生折射偏轉，入射光按頻率分布在不同偏轉角度上，不同角度的相應頻率的光射到異質結電池組件上完成發電。本實用新型應用拋物面及雙曲面對光的反射原理，通過兩個反射面將光匯聚到折射體產生折射。光折射後於折射體內部按頻率在空間成不同角度散開，再照射到不同接收頻率的異質結電池片上產生電能。
文檔編號H02N6/00GK202178724SQ20112026847
公開日2012年3月28日 申請日期2011年7月27日 優先權日2011年7月27日
發明者劉伯昂, 薛黎明 申請人:中海陽新能源電力股份有限公司