太陽能聚光諧振放大裝置的製作方法

2023-07-27 23:15:16

專利名稱：太陽能聚光諧振放大裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能光電轉換用聚光諧振放大裝置。
背景技術：
:當光線照射太陽能電池表面時，一部分光子被矽材料吸收，光子的能量傳遞給了矽原子，使電子發生越遷，形成電流。問題在於，低能光子在太陽光譜中所佔比例接近一半，如果光子攜帶能量太低如微波或紅外光的光子會直接穿過電池板，不與任何電子發生反應，無法將光能轉化為電能，如果光子攜帶能量太多如高能紫外線，高能光子產生的熱量降低太陽能電池轉換效率，嚴重時，會對光伏材料造成破壞。現有太陽能發電裝置接收太陽光光照密度小，轉換效率低，需要大面積電池板獲得發電效能，太陽能光伏材料價格貴，大量使用造成成本升高。現有聚光光伏，聚光光源過於集中，不但需要高性能的光電轉換材料，而且高能紫外線會造成溫度升高，降低光電轉換元件的效能和使用壽命，不適宜現有的單晶矽製造的太陽能電池板或多晶矽製造的太陽能電池板或非晶矽製造的太陽能電池板或多元化合物製造的太陽能電池板或薄膜製造的太陽能電池板使用
發明內容
:本發明的目的是:1、通過凸透鏡和聚光曲面聚集高密度光和通過聚光諧振器使低能量光子轉換為高能量光子，高能量光子照射在太陽能光伏電池上進行光電轉換或照射在太陽能光熱轉換裝置上進行光熱轉換，提高轉換效能，實現低照度環境下的高效光電轉換或光熱轉換。2、通過在透鏡表面鍍膜和鍍納米塗層，阻擋高能紫外線進入聚光諧振器，提高光電轉換元件的效能和使用壽命。3、聚光板和聚光曲面和凸透鏡和光學諧振器製造成條形，使輸出的高能量光形成面光源，解決了現有聚光光伏局部照射產生光斑和局部過熱問題，適宜現有的單晶矽製造的太陽能電池板或多晶矽製造的太陽能電池板或非晶矽製造的太陽能電池板或多元化合物製造的太陽能電池板或薄膜製造的太陽能電池板使用。4、聚光板和聚光曲面和凸透鏡和光學諧振器製造成條形，適宜用擠出機和模具擠出成型，生產速度快，質量高，製造成本低。5、凸透鏡和聚光曲面上方設高強度照明燈，高強度照明燈光通過凸透鏡和聚光曲面和光學諧振器將照明燈光放大和反射到太陽能光電轉換材料上，實現夜間發電和照明。6、聚光板側端部設氣清洗裝置或水清洗裝置，通過清洗條形聚光板表面灰塵，提高條形聚光板的聚光效能。7、聚光板安裝在光跟蹤裝置支架上，提高條形聚光板的聚光效能。8、光諧振器內設反射板，調整出射光照射位置。本發明提出的一種聚光諧振放大裝置包括:聚光板，透鏡，光學諧振器，激勵源，雷射工作介質，聚光曲面上塗鍍反光層，聚光板上設聚光曲面，聚光曲面開口上方安裝凸透鏡，光學諧振器安裝在聚光曲面下開口處和穿過聚光曲面下開口伸向聚光板外，光學諧振器入射透鏡放置在凸透鏡反射光和聚光曲面反射光會聚點鄰近處，入射透鏡將凸透鏡和聚光曲面會聚的高密度陽光或燈光反射到光學諧振器內，光學諧振器的出射端安裝反射透鏡，高密度反射光照射光學諧振器內雷射工作介質，雷射工作介質在光學諧振器內多次反射和泵浦，由光學諧振器出射端透鏡射出，光學諧振器射出的高密度光照射在太陽能光伏電池上進行光電轉換或照射在太陽能光熱轉換裝置上進行光熱轉換。本發明提出的另一種聚光諧振放大裝置包括:條形聚光板，條形透鏡，條形光學諧振器，激勵源，雷射工作介質，條形聚光曲面上塗鍍反光層，條形聚光板上設條形聚光曲面，條形聚光曲面開口上方安裝條形凸透鏡，條形光學諧振器安裝在條形聚光曲面下開口處和穿過條形聚光曲面下開口伸向條形聚光板外，條形光學諧振器入射條形透鏡放置在條形凸透鏡反射光和條形聚光曲面反射光會聚點鄰近處，條形入射透鏡將條形凸透鏡和條形聚光曲面會聚的高密度陽光或燈光反射到條形光學諧振器內，條形光學諧振器的出射端安裝條形反射透鏡，高密度反射光照射條形光學諧振器內雷射工作介質，雷射工作介質在條形光學諧振器內多次反射和泵浦，由條形光學諧振器出射端條形透鏡射出，條形光學諧振器射出的高密度光照射在太陽能光伏電池上進行光電轉換或照射在太陽能光熱轉換裝置上進行光熱轉換。聚光曲面下開口處安裝光電諧振器和光熱諧振器，經鍍膜透鏡分選的λ =
0.4 μ m 0.7 μ m的光進入光電諧振器內，經過多次反射和泵浦提高光子能量後，通過太陽能光電諧振器輸出到太陽能光電轉材料上進行光電轉換，0.4μ m以下的紫外線波段和波長在0.7 μ m 2.5 μ m的紅外線波段高能量光進入光熱諧振器內，通過太陽能光熱諧振器輸出到太陽能光熱轉換材料上進行光熱轉換。為解決光電諧振器和光熱諧振器照射在不同位置問題，光電諧振器和光熱諧振器內設反射板，通過反射板的二次反射，將光電諧振器射出的光子照射在太陽能光電轉材料上進行光電轉換和將光熱諧振器射出的光子照射在太陽能光熱轉材料上進行光熱轉換。多個條形聚光諧振放大裝置組合在一起，構成多束平行高密度聚光光面均勻的照射在太陽能光電轉換材料上，解決了現有聚光光伏局部照射產生光斑和局部過熱問題和降低太陽能光電轉換材料壽命問題。多個條形聚光諧振放大裝置組合在一起形成的高密度均勻光線適宜現有的單晶矽製造的太陽能電池板或多晶矽製造的太陽能電池板或非晶矽製造的太陽能電池板或多元化合物製造的太陽能電池板或薄膜製造的太陽能電池板使用。為解決高能量光子產生的熱量對太陽能光伏電池產生的危害，凸透鏡表面或光學諧振器透鏡表面鍍金屬及其氧化物薄膜或非金屬及其氧化物薄膜或納米塗層。凸透鏡上或光學諧振器透鏡上金屬及其氧化物薄膜或非金屬及其氧化物薄膜或納米塗層阻擋高能紫外線進入聚光諧振器，提高光電轉換材料的效能和使用壽命。聚光曲面包括:雙凹曲面，拋物面，及其組合，優選凸透鏡下方為雙凹曲面，通過凸透鏡進入的高密度光在雙凹曲面穩定腔內多次反射進行能量放大，雙凹曲面下方為拋物線曲面，拋物線曲面使高密度光反射光聚集在凸透鏡聚焦點上，增大光強度，進入光學諧振器的高密度反射光在光學諧振器內多次反射和泵浦進行二次能量放大和改變光運動波形後照射到太陽能光電轉換材料上進行光電或光熱轉換。為解決光學諧振器出射端反射透鏡射出的光準確射到太陽能光電轉換材料上或光熱轉換材料上，諧振太陽能光伏聚光裝置內設反射板，光學諧振器出射端反射透鏡射出的光通過反射板改變方向後射出，調整出射光照射位置，使出射光正對太陽能光電轉換材料或光熱轉換材料。
為實現太陽能光電轉換材料夜間發電和照明，凸透鏡上方設高強度照明射燈，高強度照明燈光照射在凸透鏡上，經凸透鏡和聚光曲面反射形成高密度反射光，光學諧振器入射透鏡將會聚的高密度光反射到光學諧振器內，高密度反射光照射光學諧振器內雷射工作介質，雷射工作介質在光學諧振器內獲得能量，經多次反射、泵浦、能量放大和改變波形後，照射到太陽能光電轉換進行光電轉換。高強度照明燈包括:高壓鈉燈，高壓汞燈，氙氣燈，金屬滷化物燈。多個太陽能聚光諧振放大裝置陣列排布，使輸出的高能量光形成面光源，解決了現有聚光光伏局部照射產生光斑和局部過熱問題，適宜現有的單晶矽製造的太陽能電池板或多晶矽製造的太陽能電池板或非晶矽製造的太陽能電池板或多元化合物製造的太陽能電池板或薄膜製造的太陽能電池板使用。聚光板側端部設氣清洗裝置或水清洗裝置，通過經常清洗條形聚光板表面灰塵，提高條形聚光板的聚光效能。聚光板安裝在光跟蹤裝置支架上，光跟蹤裝置上自動追光系統使聚光板凸透鏡始終保持正對陽光或燈光，提高太陽能聚光諧振放大裝置的光電轉換效能。聚光板包括:金屬聚光板，樹脂聚光板，玻璃聚光板，聚光板的聚光曲面上方塗鍍反光層和保護層和UV層，UV層減緩紫外光照射產生老化。條形聚光板用擠出機通過模具擠出成型具有生產速度快，產品精度高，成本低，強度高，不變形優點。條形樹脂聚光板用擠出機擠出成型或用注射機注射成型，具有生產速度快，產品精度高，強度高，成本低優點。


:下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。圖1是具有本發明特徵圓形聚光諧振放大裝置剖面結構圖。圖2是具有本發明特徵圓形聚光諧振放大裝置立體結構圖。圖3是具有本發明特徵條形聚光諧振放大裝置剖面結構圖。圖4是具有本發明特徵條形聚光諧振放大裝置立體結構圖。圖5是具有本發明特徵組合條形聚光諧振放大裝置剖面結構圖。圖6是具有本發明特徵組合條形聚光諧振放大裝置立體結構圖。圖7是具有本發明特徵光電諧振器和光熱諧振器組合條形聚光諧振放大裝置剖面結構圖。圖8是具有本發明特徵光電諧振器和光熱諧振器組合條形聚光諧振放大裝置立體結構圖。圖9是具有本發明特徵光電諧振器和光熱諧振器組合條形聚光諧振放大裝置B-B剖視結構圖。
實施例1:圓形聚光諧振放大裝置剖面結構圖如圖1所示，圖2是圓形聚光諧振放大裝置立體結構圖。其中:I是聚光體，2是雙凹曲面，3是拋物面，4是聚光曲面上開口，5是聚光曲面下開口，6是雙凸透鏡，7是光學諧振器，8是諧振器上雙凸透鏡，9是諧振器下凸透鏡，10是入射太陽光線，11是入射太陽光反射光線，12是雙凹曲面反射光線，13是反射光線會聚點，14是拋物面反射光線，15是光學諧振器反射線。使用時，入射太陽光線10照射在雙凸透鏡6上，入射太陽光反射光線11會聚在反射光線會聚點13上，通過雙凸透鏡6照射的部分光線照射在雙凹曲面2上，在雙凹曲面2上進行反射，增加反射光線的能量，通過雙凸透鏡6照射的部分光線照射在拋物面3上，拋物面反射光線14會聚到反射光線會聚點13附近，反射光線會聚的高能量光通過諧振器上雙凸透鏡8進入光學諧振器7內，光學諧振器7內的雷射工作介質在光學諧振器內多次反射和泵浦，不斷從低能量改變為高能量，由諧振器下凸透鏡9射出，光學諧振器射出的高密度光線15照射在太陽能光伏電池上進行光電轉換或照射在太陽能光熱轉換裝置上進行光熱轉換。實施例2:條形聚光諧振放大裝置剖面結構圖如圖3所示，圖4是條形聚光諧振放大裝置立體結構圖。其中:16是條形聚光體，17是條形雙凹曲面，18是條形拋物面，19是條形聚光曲面上開口，20是條形聚光曲面下開口，21是條形雙凸透鏡，22是條形光學諧振器，23是條形諧振器上雙凸透鏡，24是條形諧振器下凸透鏡，25是入射太陽光線，26是入射太陽光反射光線，27是雙凹曲面反射光線，28是反射光線會聚點，29是拋物面反射光線，30是光學諧振器反射線。使用時，入射太陽光線25照射在雙凸透鏡21上，入射太陽光反射光線26會聚在反射光線會聚點28上，通過雙凸透鏡21照射的部分光線照射在雙凹曲面17上，在雙凹曲面17上進行反射，增加反射光線的能量，通過雙凸透鏡21照射的部分光線照射在拋物面18上，拋物面反射光線29會聚到反射光線會聚點28附近，反射光線會聚的高能量光通過諧振器上雙凸透鏡23進入光學諧振器22內，光學諧振器22內的雷射工作介質在光學諧振器內多次反射和泵浦，不斷從低能量改變為高能量，由諧振器下凸透鏡24射出，光學諧振器射出的高密度光線30照射在太陽能光伏電池上進行光電轉換或照射在太陽能光熱轉換裝置上進行光熱轉換。實施例3:組合條形聚光諧振放大裝置剖面結構圖如圖5所示，圖6是組合條形聚光諧振放大裝置立體結構圖。其中:31是組合條形聚光體，32是條形雙凹曲面，33是條形拋物面，34是條形聚光曲面上開口，35是條形聚光曲面下開口，36是條形雙凸透鏡，37是條形光學諧振器，38是條形諧振器上雙凸透鏡，39是條形諧振器下凸透鏡。使用時，入射太陽光線照射在雙凸透鏡36上，通過雙凸透鏡36照射的部分光線照射在雙凹曲面32上，在雙凹曲面32上進行反射，增加反射光線的能量，通過雙凸透鏡36照射的部分光線照射在拋物面33上，拋物面反射光線和雙凸透鏡36反射光線會聚的高能量光通過諧振器上雙凸透鏡38進入光學諧振器37內，光學諧振器37內的雷射工作介質在光學諧振器內多次反射和泵浦，不斷從低能量改變為高能量，由諧振器下凸透鏡39射出，光學諧振器射出的高密度光線照射在太陽能光伏電池上進行光電轉換或照射在太陽能光熱轉換裝置上進行光熱轉換。本實施例的優點是:1、多個光學諧振器射出的高密度光線形成光面照射在太陽能光伏電池上進行光電轉換或照射在太陽能光熱轉換裝置上進行光熱轉換，解決了現有聚光光伏局部照射產生光斑和局部過熱問題，適宜現有的單晶矽製造的太陽能電池板或多晶矽製造的太陽能電池板或非晶矽製造的太陽能電池板或多元化合物製造的太陽能電池板或薄膜製造的太陽能電池板使用。2、條形聚光板和條形凸透鏡和光學諧振器用擠出機通過模具擠出成型，具有生產速度快，產品精度高，成本低，強度高，不變形，使用壽命長優點，適宜規模化生產優點。實施例4:光電諧振器和光熱諧振器組合條形聚光諧振放大裝置後視圖如圖7所示，圖8是光電諧振器條形聚光諧振放大裝置剖面結構圖，圖9是光熱諧振器條形聚光諧振放大裝置剖面結構圖，其中:40是條形聚光體，41是條形雙凹曲面，42是條形拋物面，43是條形聚光曲面上開口，44是條形聚光曲面下開口，45是條形雙凸透鏡，46是條形光電諧振器，47是條形光電諧振器上鍍膜雙凸透鏡，48是條形光電諧振器反射鏡，49是條形光電諧振器下凸透鏡，50是條形光熱諧振器，51是條形光熱諧振器上雙凸透鏡，52是條形光熱諧振器反射鏡，53是條形光電諧振器下凸透鏡。使用時，入射太陽光線照射在條形雙凸透鏡45上，通過條形雙凸透鏡45照射的部分光線照射在雙凹曲面41上，在雙凹曲面41上進行反射，通過雙凸透鏡45照射的部分光線照射在拋物面42上，雙凸透鏡45反射光線和拋物面42反射光線在曲面腔內形成高能量光，由於熱反射鍍膜雙凸透鏡45隻允許入=0.4iim 0.7iim的可見光通過，對0.4iim以下的紫外線波段和波長在0.7pm 2.5pm的紅外線波段具有很高的反射率，因此，A =
0.4 y m 0.7 y m的可見光通過條形光電諧振器上鍍膜雙凸透鏡47進入到條形光電諧振器46腔體內，光電諧振器46內的雷射工作介質在光學諧振器內多次反射和泵浦，不斷從低能量改變為高能量，通過條形光電諧振器反射鏡48反射到條形光電諧振器下凸透鏡49射出，光學諧振器射出的高密度光線照射在太陽能光伏電池上進行光電轉換，剩餘0.4 以下的紫外線波段和波長在0.7 y m 2.5 y m的紅外線波段的光通過條形光熱諧振器上雙凸透鏡51進入到條形光熱諧振器50腔體內，光熱諧振器59內的雷射工作介質在光熱諧振器50內多次反射和泵浦，不斷從低能量改變為高能量，通過條形光電諧振器反射鏡52反射到條形光熱諧振器下凸透鏡53射出，照射在太陽能光熱轉換裝置上進行光熱轉換。
權利要求
1.太陽能聚光諧振放大裝置包括:聚光板，透鏡，光學諧振器，激勵源，雷射工作介質，聚光曲面上塗鍍反光層，其特徵是:聚光板上設聚光曲面，聚光曲面開口上方安裝凸透鏡，光學諧振器安裝在聚光曲面下開口處和穿過聚光曲面下開口伸向聚光板外，光學諧振器入射透鏡放置在凸透鏡反射光和聚光曲面反射光會聚點鄰近處，入射透鏡將凸透鏡和聚光曲面會聚的高密度陽光或燈光反射到光學諧振器內，光學諧振器的出射端安裝反射透鏡，高密度反射光照射光學諧振器內雷射工作介質，雷射工作介質在光學諧振器內多次反射和泵浦，由光學諧振器出射端透鏡射出，光學諧振器射出的高密度光照射在太陽能光伏電池上進行光電轉換或照射在太陽能光熱轉換裝置上進行光熱轉換。
2.太陽能聚光諧振放大裝置包括:條形聚光板，條形透鏡，條形光學諧振器，激勵源，雷射工作介質，條形聚光曲面上塗鍍反光層，其特徵是:條形聚光板上設條形聚光曲面，條形聚光曲面開口上方安裝條形凸透鏡，條形光學諧振器安裝在條形聚光曲面下開口處和穿過條形聚光曲面下開口伸向條形聚光板外，條形光學諧振器上條形入射透鏡放置在條形凸透鏡反射光和條形聚光曲面反射光會聚點鄰近處，條形入射透鏡將條形凸透鏡和條形聚光曲面會聚的高密度陽光或燈光反射到條形光學諧振器內，條形光學諧振器的出射端安裝條形反射透鏡，高密度反射光照射條形光學諧振器內雷射工作介質，雷射工作介質在條形光學諧振器內多次反射和泵浦，由條形光學諧振器出射端條形透鏡射出，條形光學諧振器射出的高密度光照射在太陽能光伏電池上進行光電轉換或照射在太陽能光熱轉換裝置上進行光熱轉換。
3.如權力要求I或2所述的太陽能聚光諧振放大裝置，其特徵是:聚光曲面下開口處安裝光電諧振器和光熱諧振器，經鍍膜透鏡分選的光電轉換光進入光電諧振器內，通過太陽能光電諧振器內的反射板照射到太陽能光電轉材料上，高能量光進入光熱諧振器內，通過太陽能光熱諧振器內的反射板照射到太陽能光熱轉材料上進行光熱轉換。
4.如權力要求I或2所述的太陽能聚光諧振放大裝置，其特徵是:凸透鏡表面鍍金屬及其氧化物薄膜或非金屬及其氧化物薄膜或納米塗層。
5.如權力要求I或2所述的太陽能聚光諧振放大裝置，其特徵是:聚光曲面包括:雙凹曲面，拋物面，及其組合。
6.如權力要求I或2所述的太陽能聚光諧振放大裝置，其特徵是:凸透鏡上方安裝高強度照明射燈，高強度照明燈光照射在凸透鏡上，經凸透鏡和聚光曲面反射形成高密度反射光，光學諧振器入射透鏡將會聚的高密度光反射到光學諧振器內，高密度反射光照射光學諧振器內雷射工作介質，雷射工作介質在光學諧振器內獲得能量，經多次反射、泵浦、能量放大和改變波形後，照射到太陽能光電轉換進行光電轉換。
7.如權力要求I或2所述的太陽能聚光諧振放大裝置，其特徵是:多個太陽能聚光諧振放大裝置陣列排布。
8.如權力要求I或2所述的太陽能聚光諧振放大裝置，其特徵是:聚光板設氣清洗裝置或水清洗裝置。
9.權力要求I或2所述的太陽能聚光諧振放大裝置，其特徵是:聚光板安裝在光跟蹤裝置支架上。
10.權力要求I或2所述的太陽能聚光諧振放大裝置，其特徵是:條形聚光板和和條形凸透鏡和光學諧振器用擠出機通過模具擠出成型。
全文摘要
太陽能聚光諧振放大裝置包括聚光板，透鏡，光學諧振器，激勵源，雷射工作介質，聚光曲面上塗鍍反光層，聚光板上設聚光曲面，聚光曲面開口上方安裝凸透鏡，光學諧振器安裝在聚光曲面下開口處和穿過聚光曲面下開口伸向聚光板外，光學諧振器入射透鏡放置在凸透鏡反射光和聚光曲面反射光會聚點鄰近處，入射透鏡將凸透鏡和聚光曲面會聚的高密度陽光或燈光反射到光學諧振器內，光學諧振器的出射端安裝反射透鏡，高密度反射光照射光學諧振器內雷射工作介質，雷射工作介質在光學諧振器內多次反射和泵浦，由光學諧振器出射端透鏡射出，光學諧振器射出的高密度光照射在太陽能光伏電池上進行光電轉換或照射在太陽能光熱轉換裝置上進行光熱轉換。
文檔編號H01L31/052GK103199138SQ201210003720
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者王廣武 申請人:王廣武