用於聚集太陽能系統的反射器系統的製作方法

2023-05-22 07:20:31

用於聚集太陽能系統的反射器系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種太陽能集中器組件。所述太陽能集中器組件包括第一反射部件，第二反射部件，包括至少一個光伏太陽能電池單元的光伏接收器，以及與第一反射部件、第二反射部件和光伏接收器連結的支撐結構。所述第一反射部件定形為將太陽光集中到第一反射部件的前方，並且具有從鄰近第二反射部件的邊緣起向內延伸的邊緣區域。所述邊緣區域形成為在所述第一邊緣附近遠離所述光伏接收器彎曲的形狀。
【專利說明】用於聚集太陽能系統的反射器系統
【技術領域】
[0001]本文所描述的主題的實施例總體涉及太陽能集中系統。更特別地，主題的實施例涉及用於太陽能集中系統的反射器設計。
【背景技術】
[0002]聚光光伏(CPV)太陽能系統具有將太陽光聚焦到光伏接收器上的反射鏡或其它反射面。CPV系統具有相對高的效率，並且決定於用於接收器的光伏太陽能電池，CPV系統的轉換效率可比使用相同太陽能電池而不集中太陽光的系統高。轉換效率是太陽能電池將照射到其上面的太陽光轉換成電流的能力的度量。
[0003]為了保持CPV系統的高效率，CPV系統在能夠影響能量產生的許多錯位源中具有很小的誤差裕度。例如，用於描述將CPV系統定位以將太陽光反射且集中到光伏接收器上的精度的CPV系統的指向精度應當具有儘可能小的誤差，通常偏差小於一度。其它誤差源或無效轉換能夠影響系統的輸出。
[0004]CPV系統可具有將太陽光集中到多排接收器段上的多排反射器段。無論是反射器還是接收器，段之間的間隔通常對準，以使反射器段之間的空間與接收器段之間的空間相對應。具有多排分段的反射器和接收器的CPV系統可以是跟蹤太陽的單軸跟蹤器，但是一些系統是雙軸跟蹤。單軸跟蹤式CPV系統可能遇到如下問題:即，出現在光伏接收器上的反射器段之間的間隙(作為光伏接收器的無光區域)引起轉換效率降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]當結合附圖考慮時，通過參照詳細說明及權利要求能夠獲得主題的更全面理解，其中在所有的附圖中相似的附圖標記指代相似的元件。
[0006]圖1是太陽能集中器系統的實施例的側視圖；
[0007]圖2是圖1的實施例的詳細側視圖；
[0008]圖3是圖1的實施例的立體圖；
[0009]圖4是太陽能集中器系統中使用的光伏接收器的實施例的詳細主視圖；
[0010]圖5是太陽能集中器系統中使用的反射器元件的實施例的詳細主視立體圖；
[0011]圖6是在一種條件下接收並反射太陽光的太陽能集中器系統的實施例的詳細後視俯視圖；
[0012]圖7是在另一條件下受到輻射的太陽能集中器系統的實施例的詳細後視立體圖；
[0013]圖8是在太陽能集中器實施例中以及在圖7的條件下的接收太陽光的光伏接收器的實施例的詳細主視圖；
[0014]圖9是在圖7的太陽能集中器系統的實施例中光的行程的詳細俯視圖；
[0015]圖10是在第一照射條件和第二照射條件下光伏電池單元的詳細視圖；
[0016]圖11是被照射的太陽能集中器系統的實施例的俯視圖；
[0017]圖12是圖11的實施例的詳細俯視圖；[0018]圖13是反射部件的實施例的邊緣的詳細視圖；
[0019]圖14是反射部件的另一實施例的邊緣的詳細視圖；
[0020]圖15是反射部件的實施例的部分的側視立體圖；以及
[0021]圖16是圖15的反射部件實施例的邊緣的詳細側視立體圖。
【具體實施方式】
[0022]下面詳細的說明實際上僅為示例性的說明，並不旨在用於限制主題的實施例或者這些實施例的應用和使用。如本文所使用的，用語「示例性」是指「用作實例、例證或例示」。本文作為示例性所描述的任何實施方式不必一定解釋為優選於或優於其它實施方式。此夕卜，本文無意受前述【技術領域】、【背景技術】、發明概述或下文詳細說明中所提出的任何明示或暗示理論的約束。
[0023]本文公開了一種太陽能集中器組件。所述太陽能集中器組件包括第一反射部件，所述第一反射部件包括第一反射面，所述第一反射部件沿著縱軸線延伸並且具有第一端，其中，所述第一反射面延伸到所述第一反射部件的第一端。太陽能集中器組件還包括第二反射部件，所述第二反射部件包括第二反射面，所述第二反射部件沿著縱軸線延伸並且具有第二端，其中，所述第二反射面延伸到所述第二反射部件的所述第二端，所述第二反射部件與所述第一反射部件相鄰定位，使得所述第一反射部件的所述第一端與所述第二反射部件的所述第二端相鄰。太陽能集中器組件還包括光伏接收器，所述光伏接收器包括至少一個光伏太陽能電池單元，所述光伏太陽能電池單元適於將太陽光轉換成電。最後，太陽能集中器組件還包括支撐結構，所述支撐結構與所述第一反射部件、所述第二反射部件以及光伏接收器連結並且適於將所述光伏接收器定位成接收至少來自第一反射部件的反射太陽光。
[0024]在太陽能集中器組件中，第一反射面具有沿著第一端的第一邊緣並且定形為將太陽光集中到第一反射部件的前方，並且第一反射面具有凹形形狀。另外，第一反射面具有從第一邊緣向內延伸的第一邊緣區域，第一邊緣區域形成為在第一邊緣附近遠離光伏接收器彎曲的形狀。第二反射面具有沿著第二端的第二邊緣並且定形為將太陽光集中到第二反射部件的前方，所述第二反射面也具有凹形形狀。第二反射面具有第二邊緣區域，所述第二邊緣區域形成為在靠近第二邊緣的區域中遠離光伏接收器彎曲的形狀。
[0025]「連結下面的說明是指元件或節點或特徵「連結」到一起。如本文所使用的，除非明確指出，否則「連結」是指一個元件/節點/特徵與另一元件/節點/特徵直接或間接地接合(或者直接或間接地通信)，而不一定是通過機械的方式。因此，儘管例如圖1-圖3中所示的示意圖描述了元件的一種示例性布置，但是在所描繪的主題的實施例中可以存在另外的中間元件、裝置、特徵或構件。
[0026]「調節一些元件、構件和/或特徵被描述為能夠調節或者被調節。如本文所使用的，除非明確指出，否則「調節」是指為了適合於環境和實施例進行定位、調整、改動、或布置元件或構件或其部分。在一些情況下，如果在這些情形下適於或用於實施例，則元件或構件或其部分能夠作為調節的結果而保持在不變的位置、狀態、和/或狀況。在一些情況下，如果適合或需要，則元件或構件能夠作為調節的結果而改動、改變或調整到新的位置、狀態、和/或狀況。[0027]「抑制如本文所使用的，抑制用於描述使效果減弱或最小化。當構件或特徵被描述為抑制動作、運動或狀況時，其可完全防止結果或成果或未來狀態。另外，「抑制」還可指代可能出現的成果、性能和/或效果的減弱或減輕。因此，當構件、元件或特徵被稱為抑制結果或狀態時，其無需完全防止或消除結果或狀態。
[0028]另外，在下面的說明中還可能僅用於參照目的而使用一些術語，因此無意受到限制。例如，諸如「上」、「下」、「上方」和「下方」的術語指代所參照附圖中的方向。諸如「前面」、「後面」、「後方」、「側面」、「外側」和「內側」等的術語描述了在通過參照文本以及描述所討論的構件的相關附圖而變得清楚所參照的一致但任意框架內的構件的部分的方位和/或位置。這些術語可以包括上面特別提到的用語、其衍生詞以及相似含義的用語。類似地，術語「第一」、「第二」以及指代結構的其它這樣的數字術語不暗示序列或次序，除非上下文明確指出。
[0029]圖1示出了由太陽180照射的太陽能系統100的視圖。太陽能系統100為集中器系統，儘管其它太陽能系統也能夠包含上述特徵。太陽能系統包括:支柱Iio ;扭矩管120，其由支柱110支撐；至少一個橫梁130，其與扭矩管120連結；多個太陽能集中器或反射器元件140，其由支撐結構150定位和保持，支撐結構150與橫梁130中的一個或多個連結；以及太陽能接收器160。在一些實施例中，支撐結構150將太陽能接收器160中的一個與橫梁130中的一個或多個連結。在一些實施例中，太陽能接收器160中的一個或多個與一個或多個太陽能集中器140的後面的非反射側面連結。扭矩管120能夠使組裝且定位好的太陽能集中器140和太陽能接收器160旋轉以在日間跟蹤太陽。通過跟蹤太陽，太陽能系統100能夠在光照期間接收最佳的照射。
[0030]太陽能系統100能夠調節太陽能集中器140的位置以容許來自太陽180的光集中到太陽能接收器160上。太陽能接收器160可以是將接收到的太陽光轉換成電流的光伏太陽能電池或光伏太陽能電池的一部分。另外的特徵可以併入太陽能系統100中。出於使說明清楚透徹的目的，省略了這些特徵。支撐結構150可指將太陽能集中器140與橫梁130連結、將太陽能接收器160與橫梁130連結、將太陽能接收器160與太陽能集中器140連結的一個或多個構件或者它們的組合。例如，支撐結構150可指將支柱110與太陽能接收器160連結的所有構件，包括扭矩管120、橫梁130以及在一些實施例中的太陽能集中器140。在其它實施例中，支撐結構150可指將太陽能接收器160與太陽能集中器140連結的構件，諸如當太陽能接收器160安裝到太陽能集中器140的後面的非反射側面上時。在另外的實施例中，支撐結構150可指將太陽能集中器140與橫梁130連結的構件、部件或元件。在另外的實施例中，支撐結構150可指將太陽能集中器140與扭矩管120連結的構件並且可以包括一個或多個橫梁130。
[0031]圖2示出了圖1的太陽能系統100的部分的詳細視圖。太陽能集中器140可具有多種形狀和尺寸之中的任何形狀和尺寸，諸如圖所示的拋物形反射器。反射面142可以接收來自太陽180的未聚焦太陽光182並且將未聚焦太陽光182反射併集中成集中的太陽光184。提供給諸如太陽能接收器160等接收器的集中的太陽光的強度可由相對於未集中太陽光的照射強度的度量來決定。例如，提供強度為未集中太陽光的強度的兩倍的集中的太陽光的集中器稱為提供兩個太陽。圖示的太陽能集中器140可將十一個太陽的集中的太陽光集中到接收器實施例上，儘管各個實施例的集中量可在2個太陽至50個太陽之間變化。在一些實施例中，太陽能系統100能夠無需太陽能集中器140而工作，並且太陽能接收器160能夠接收未集中太陽光。
[0032]優選地，太陽能集中器140將集中的太陽光184引導到太陽能接收器160上的預定位置處。太陽能接收器160包括光伏太陽能電池或光伏太陽能電池單元。優選地，集中的太陽光184照射到太陽能電池162上以能夠產生電能。太陽能接收器160可以包括相互協作以產生電能的多個構件，諸如將兩個或更多個的光伏太陽能電池單元連接的互連件、密封劑、運載器、散熱器等。
[0033]太陽能接收器160的一個面可定位為朝向太陽能集中器140，以接收集中的太陽光184。優選地，該面包括光伏太陽能電池162。期望的是，將太陽能系統100定位成使得由太陽能集中器140所反射的集中的太陽光184照射到光伏太陽能電池162上，而不是太陽能接收器160的其它部分上，從而提高太陽能電池162的電輸出且因此提高整個系統的效率。圖2示出了將集中的太陽光184進行適當引導的位置。
[0034]圖3示出了太陽能系統100的立體圖。多個太陽能集中器140能夠沿著縱軸線或方向144彼此相鄰布置。以此方式，太陽能系統100能夠沿著縱向144延伸並且擴展其用於光伏電轉換的捕獲區域。除了太陽能集中器140之外，還能夠將太陽能接收器160布置為與太陽能集中器140的位置對應。因此，相鄰的太陽能接收器160可以沿著縱向144延伸。在一個實施例中，可以存在具有其相應太陽能接收器160的兩組或更多組的相鄰的太陽能集中器140，並且可增加至任意期望的數量。出於描述清晰的目的，在圖3以及後面的圖中示出了兩個這樣的集中器140和太陽能接收器160。另外，圖示的實施例、元件和構件不是按比例示出的，而是出於描述的目的以特定布置、位置或放大率進行顯示。
[0035]圖4示出了兩個相鄰太陽能接收器160a、160b的視圖。在任一情況下，太陽能接收器160a、160b能夠直接地或者通過中間支撐結構150與太陽能集中器140或者與一個或多個橫梁130連結。每個太陽能接收器160a、160b可以包括一個或多個太陽能電池單元162。太陽能電池單元162可由單一矽晶片、或者單一矽晶片的片段或部分形成。太陽能電池單元162可以前結或背結、前接觸或背接觸光伏太陽能電池器件。在一些實施例中，太陽能電池單元162可由任何期望的器件結構構成，包括CIGS、CdTe、多晶矽等，本文不對此進行限制。太陽能接收器160、160a、160b在其構造中可以包括額外的構件和處理，包括密封劑材料、散熱器和/或散熱片、相鄰太陽能電池單元之間的互連件、一個或多個旁通二極體、熱電偶等。
[0036]每個太陽能接收器160a、160b具有靠近另一個的邊緣166a、166b。太陽能電池單元162能夠延伸至太陽能接收器160a、160b的各邊緣166a、166b，或者可以突然停止。邊緣166a、166b由接收器間隙168分離。優選地，使接收器間隙168最小化，但是該間隙的大小要滿足由太陽能接收器160、橫梁130、支撐結構150的構造容差、熱膨脹以及其它有益於相鄰太陽能接收器160之間的空間的因素產生的需要。
[0037]圖5示出了一對相鄰的太陽能集中器140a、140b。太陽能集中器140a、140b還可以稱為反射器、反射鏡、反射部件、反射器單元等。太陽能集中器140a、140b各自具有反射面142a、142b。反射面142a、142b可以具有凹形形狀以將太陽光聚焦到位於其前面的太陽能接收器上。在一些實施例中，整個太陽能集中器140a、140b可以具有凹形形狀，而不僅是反射面142a、142b。任何太陽能集中器140的反射面142可以位於凹形反射器的內面上，諸如在成形結構上的反射膜，或者可以位於內面的後方，諸如在窗格玻璃的後面上的銀或銀層等。在一些實施例中，正如美國專利申請申請號為12/977，OOl和12/977,006中更加詳細描述的，太陽能集中器140可拆卸地連結至橫梁130或支撐結構150，這些申請均通過引用明確地合併在本文中。
[0038]太陽能集中器140a、140b中的每一個均具有靠近另一太陽能集中器140b、140a的各邊緣146a、146b。每個太陽能集中器140a、140b具有沿著縱向144位於相反側的另一邊緣，為了清晰起見省略了該另一邊緣。邊緣146a、146b由集中器間隙148沿著縱向144分隔開。每個太陽能集中器140與相鄰的集中器被兩個集中器的邊緣146之間的集中器間隙148間隔開。各排的末端太陽能集中器在一排的各端的外側不具有集中器間隙。
[0039]集中器間隙148可以設計為適應與接收器間隙168的那些考慮相似的考慮，在眾多考慮中包括熱膨脹和構造容差。集中器間隙148可與接收器間隙168對準，每個間隙可小於30mm,諸如3mm、8mm、以及這些量的任意分數、或者任何其它設計量等。如圖6所示，圖6是集中器140a、140b和接收器160a、160b的後視圖。為了清晰起見，省略了太陽能系統100的其它構件。
[0040]未集中的太陽光182由太陽能集中器140a、140b反射為集中的太陽光184。在橫向於縱向144的豎直方向145上，集中的太陽光184可以被集中並被引導以照射到太陽能電池單元162上。真正的豎直方向，即沿著太陽能系統100所經受的重力的方向，可不同於豎直方向145,僅為了描述的目的，豎直方向145可與太陽能接收器160a、160b的接收面處於一個平面內。
[0041]從圖6中可以看出，當太陽180位於頭頂正上方時，因為照射到集中器間隙148上而未被反射的集中的太陽光184與接收器間隙168對準。相應地，因為照射到太陽能集中器140上的全部太陽光朝向其相應的太陽能接收器160反射，所以實際上並沒有損失集中的太陽光184。集中器間隙148沒有引起縱向144上的所反射的太陽光184中存在間隙，但是由於存在相應的接收器間隙168，所以在接收器間隙168處沒有機會將太陽光轉換成電，儘管太陽能系統100的總輸出由於間隙148、168而略微減小，但是所有或幾乎所有的反射的太陽光184聚焦到太陽能接收器160上。
[0042]圖6所示的太陽能接收器160示出了描述的慣例。每個太陽能接收器160據記載位於太陽能集中器140的前方，太陽能接收器160從太陽能集中器140接收集中的太陽光184。在一些情況下，如本文所述，太陽能接收器160同樣能夠接收來自另一太陽能集中器140的太陽光，但是為了說明的目的，太陽能接收器160a位於太陽能集中器140a的前方，而太陽能接收器160b位於太陽能集中器140b的前方。在一些實施例中，太陽能接收器160與另一太陽能集中器140的後側連結。在一些實施例中，因為太陽能接收器160為邊緣接收器，所以太陽能接收器160與支撐結構150和/或一個或多個橫梁130連結。也就是說，太陽能接收器160為沿著橫向於縱向144的方向所測量的從扭矩管120最靠外的接收器。無論太陽能系統100中的位於哪個位置的哪個太陽能接收器160均作為用於說明的目的的示例性部件，所描述的特徵能夠呈現在任意示例性部件中。
[0043]圖6示出了太陽180位於頭頂正上方的情形。實際上，由於日下點的移動隨著季節變化，所以該情形僅發生於選定的緯度處。日下點表示觀察到太陽位於頭頂正上方的地球上的地點。例如，在冬至期間，日下點位於南回歸線上。類似地，在夏至期間，日下點位於北回歸線上。在春分或秋分期間，日下點位於赤道上。在北回歸線北邊的緯度上，觀察到太陽總是位於天空的南半邊。類似地，在南回歸線南邊的緯度上，觀察到太陽總是位於天空的北半邊。另外，在回歸線之間，在各季節中看起來太陽在天空的北半邊和南半邊之間移動。在太陽位於天空中南半邊參照來自北半球的觀察者或太陽系的太陽的視運動，本文示例和描述的是改進的太陽能系統。因此，此結構對應於北回歸線北邊的任何緯度或者對應於北回歸線和日下點的赤道北邊之間的緯度。關於位於其它緯度的太陽能系統，所說明的實際效果保持相同，但是方向相反。另外，圖示的所有的太陽能系統100、200等布置為使得扭矩管沿著其長度大致南北設置。在不偏離本文所述的改進的情況下，還可以使用一些變型例。
[0044]圖7示出了太陽能系統實施例200的一部分。除非指定，否則除了附圖標記的數字增加100以外，圖7至圖10的構件與上文參照圖1至圖6中的那些構件相似。
[0045]太陽280顯示為從頭頂正上方偏向南。因此，未集中太陽光282成角度地照射到太陽能集中器240a、240b上。因此，集中器間隙248容許一些未集中太陽光282在不朝向太陽能接收器260a、260b反射或集中的情況下離開集中器區域。此損失的未集中太陽光282在北邊的太陽能接收器260a上顯現為陰影區域299。在一年中隨著日下點南北移動，陰影區域299沿著縱向244南北移動。陰影區域299的形狀雖然描述為具有清楚邊界的矩形區域，但是陰影區域的形狀可產生變化，該形狀變化包括由於太陽的季節性移動或者由於集中器邊緣上的不顯著的缺陷而引起尺寸和形狀的變化。
[0046]因為未集中的太陽光所途經的此角度，所以太陽能系統可具有比太陽能接收器的最南邊範圍更進一步向南延伸的一個或多個太陽能集中器或者太陽能集中器的一個或多個部分。這使太陽能系統能夠捕獲所有可用的太陽光，包括由於地球運動和太陽的視運動移動而偏離中心的那些太陽光。
[0047]圖8示出了具有受影響的太陽能電池單元262a的太陽能接收器260a的詳細視圖。陰影區域299由集中的太陽光284中的間隙形成，該集中的太陽光284中的間隙由相應的太陽能集中器和其南邊的太陽能集中器之間的集中器間隙248引起。陰影區域299並不是完全沒有入射的太陽光，而是顯著小於陰影區域299的沿著縱向244的任一側區域中的集中的太陽光284。因此，在受影響的太陽能電池單元262a具有陰影區域299的同時，與受影響的太陽能電池單元262a相鄰的太陽能電池單元正在接收橫跨這些太陽能電池單元的所有或基本所有的反射的或集中的太陽光284。陰影區域299可以小於一個太陽，而緊挨著陰影區域299的旁邊的受影響的太陽能電池單元262a可以接收6個太陽、7個太陽或任何其它期望量的所期望的集中的太陽光284。圖9示出了所關注區域的詳細俯視圖。
[0048]圖10示出了第一太陽能電池單元260b和第二太陽能電池單元260c。圖示的太陽能電池單元260b、260c為四分之一電池單元，但是如上所述，其它太陽能電池單元可由不同的構造或實施例形成。太陽能電池單元260b示出具有陰影區域299a，而太陽能電池單元260b示出為具有陰影區域29%。陰影區域299a使得太陽能電池單元260b中所產生的光伏電流不足，但是因為該陰影區域299a被隔離並且被限制為太陽能電池單元的不同區域，所以陰影區域299a不成比例地影響該太陽能電池單元。通過說明的方式，太陽能電池單元260c顯示為具有陰影區域299b。如果照射到兩個太陽能電池單元260b、260c上的總太陽光相同，但是由於相對於太陽能電池單元260b陰影區域被限制在陰影區域299a，而陰影區域均勻地散布在太陽能電池單元260c的整個陰影區域29%上，從而兩個太陽能電池單元將產生不同的電量，而所有其它方面均相同。太陽能電池單元260c將比太陽能電池單元260b產生更多的電。這是因為，即使照射到兩個太陽能電池單元上的總太陽光相同，但是集中的陰影區域299a的不成比例的不利影響對太陽能電池單元260b的影響大於均勻散布的陰影區域29%對太陽能電池單元260c的影響。
[0049]在兩個太陽能電池單元260b、260c中，太陽光的不足會在陰影區域中產生熱點以及產生具有相反極性的電流的可能。相對於太陽能電池單元的正常照射操作期間的電壓方向來測量該相反極性。因此，在太陽能電池單元260b中可以形成由隔離的陰影區域299a引起的反偏壓條件。因為同樣不足的太陽光強度均勻地分布在太陽能電池單元260c的整個陰影區域上，所以儘管所產生的電流減小，但是在電池中不會形成熱點或反偏壓區。因此，期望將陰影區域299儘可能均勻地向外分布。
[0050]圖11示出了太陽能系統300的部分的俯視圖。除非特別說明，否則除了附圖標記的數字增加100以外，圖11至圖13所示的太陽能系統300的構件與上面關於太陽能系統200所示的構件相似。因此，為了清晰起見，省略了太陽能系統300的一些構件。
[0051]本發明人已經發現，太陽能集中器340a、340b的邊緣設計能夠消除或者最小化陰影區域399的形成。圖12示出了圖11的指示部分的詳細視圖。
[0052]各太陽能集中器340a、340b的每個邊緣346a、346b可以具有與太陽能集中器340a、340b的其餘部分成角度地形成的邊緣區域349a、349b。每個邊緣區域349a、349b能夠沿著太陽能集中器340a、340b的輪廓的整個凹形形狀並且大致沿著所在的整個邊緣346a、346b延伸。邊緣區域349a、349b可以與太陽能集中器340a、340b的其餘部分接續，並且反射面342a、342b能夠彎曲以接續到邊緣區域349a、349b上。
[0053]另外參照圖13，邊緣區域349a顯示為具有相對於太陽能集中器340a的內反射面342a的其餘部分測量到的角度Θ。角度Θ可小於10度。在一些實施例中，角度Θ可以小至0.1度。邊緣區域349a本身可被描述為從太陽能集中器340a的外邊緣346a向內延伸。邊緣區域349a能夠從邊緣346a向內延伸10mm、15mm、20mm、75mm、3mm或任何其它實施例所需的距離長度。可根據需要為實施例選擇距離和角度的任意組合。另外，不是進行限制，應當注意到，邊緣區域349a、349b均成角度地遠離太陽能接收器360a、360b。
[0054]儘管為了描述的目而顯示太陽能集中器340a的邊緣346a上的構造，但是應當理解的是，如圖12所示，兩個太陽能集中器340a、340b可分別具有邊緣區域349a、349b。類似地，太陽能集中器340a、340b的兩個邊緣可具有類似於邊緣區域349a、349b的形狀的邊緣區域。換言之，每個縱向延伸的太陽能集中器具有兩端。在太陽能集中器的任一端處的邊緣可以具有如所述形狀的邊緣區域。
[0055]此外，每個這種形狀的邊緣區域可以包括太陽能集中器的反射構件或反射表面。因此，對於太陽能集中器的反射面為位於成形表面上的反射膜的那些實施例而言，反射膜可隨著所述角度延伸並且延伸到邊緣區域上。對於太陽能集中器包括具有玻璃內面和該玻璃內面後面的反射面的反射鏡的那些實施例而言，玻璃面和反射面均可為了獲得期望長度而如上所述成角度地形成。
[0056]再次參照圖12，邊緣區域349a、349b可以與朝著指示為399的前述陰影區域散布的反射太陽光384成角度。邊緣區域349b可以遠離太陽380的相對位置地彎曲，使得與不具有成形邊緣區域的那些實施例相比，靠近集中器間隙348的反射太陽光384沿著縱向344更向北反射。通過互補的方式，與不具有成形邊緣區域的實施例相比，來自第一邊緣區域349a的反射太陽光384沿著縱向344更向南反射。兩個邊緣區域349a、349b的組合效應是將一些太陽光朝著由399表示的前述陰影區域引導。從邊緣區域349a、349b反射的反射太陽光384照射到太陽能接收器360a上，而在前述不具有邊緣區域的實施例中，太陽光將照射到除前述陰影區域399之外的區域中。因此，照射到太陽能接收器360上的太陽光的總量不增加。然而，減弱了陰影區域的效應。
[0057]在一些實施例中，現在標記為399的前述陰影區域可以接收比太陽能接收器360a的周圍區域少的太陽光。在一些實施例中，太陽能接收器360a可不具有經受從太陽能集中器340a、340b反射的小於1.1個太陽的太陽光的區域。因此，表示為399的前述陰影區域可能在先已經由集中器間隙所導致的小至0.5個太陽的太陽光照射。因此，邊緣區域349能夠最小化或消除沿著太陽能接收器的熱點，雖然集中的太陽光和未集中的太陽光的量是恆定的，但是提高了整體系統性能。
[0058]圖14示出了邊緣區域449的可選實施例。除非特別說明，否則除了附圖標記的數字增加100以外，圖14所示的太陽能系統400的構件與上面關於太陽能系統300所示的那些構件相似。因此，為了清晰起見，已經省去了太陽能系統400的一些構件。
[0059]邊緣區域449可在反射面中具有一個或多個表面拓撲特徵。如圖所示，邊緣區域449可以具有向外延伸的曲線形、向內延伸的曲線形或者在同一實施例中具有這兩者的組合。這些波紋可視為沿縱向444延伸。如圖所示的特徵相對於平坦的集中器表面而言。對於凹形集中器，圖示的特徵將在三維中延伸並且能夠例如合併有或包含沿凹形集中器的邊緣的波紋或拓撲特徵。
[0060]圖15和圖16示出了沿著集中器邊緣具有波紋的一個實施例。除非特別說明，否則除了附圖標記的數字增加200以外，圖11至圖13所示的太陽能系統500的構件與上文關於太陽能系統300所示的那些構件相似。因此，為了清晰起見，已經省去了太陽能系統500的一些構件。
[0061]圖15示出了太陽能集中器540的邊緣帶有如下邊緣:即，具有包含一個或多個方向上的波紋或波的拓撲變化表面，所述方向包含橫向於縱向544的方向。圖16不出了具有邊緣區域549的太陽能集中器540的邊緣的詳細視圖。邊緣區域549可具有從邊緣上觀察到的波紋，該波紋指示沿著凹形形狀的變化。在一些實施例中，波紋能夠唯一地沿著橫向延伸或者附加地沿著另外方向，即，縱向延伸。在一些實施例中，邊緣區域549不成角度，SP Θ等於零。在這些實施例中，表面拓撲-無論是波紋、凹形部分、凸形部分或來自太陽能集中器540的其餘部分的任何其它類型或反射變化在不具有彎曲部的情況下均能夠足以實現減少或消除集中的陰影區域的相同效果。如果實施例中需要，還可以具有這些或其它特徵的任意組合。
[0062]本文的實施例不旨在排除參照任何其它實施例所披露的任何特徵。由此，例如，由於邊緣區域的尺寸和角度可因各實施例的不同而邊緣區域中的表面特徵也隨之變化並且可以與其它特徵的任意組合合併。因此，邊緣區域可以具有沿著縱向的且沿著成形邊緣上下波動的波紋。類似地，在一些實施例中，邊緣區域可具有僅為0.1度或0.25度的相對小的角度，成形邊緣上具有僅沿上下波動的波紋，並且從太陽能集中器的邊緣起僅向內延伸2mm。在其它實施例中，邊緣區域可以具有8度的相對大的角度Θ，從太陽能集中器的邊緣起向內延伸15mm，並且不具有波紋或其它拓撲特徵。在實施例中還可根據需要使用所選擇的特徵的任意其它組合。
[0063]儘管在前面詳細的說明中已經示出了至少一個示例性實施例，但是應當理解的是，本發明存在有大量的變型例。還應當理解的是，本文的一個或多個示例性實施例不旨在以任何方式限制權利要求主題的範圍、應用或構造。相反，前面詳述的說明為本領域技術人員提供實現本文一個或多個實施例的便捷路徑。應當理解的是，在不偏離權利要求書所限定的範圍，以及該範圍包括在提交本專利申請時已知的等同方案以及可預見的等同方案的情況下，可以對元件的功能和布置進行各種改變。
【權利要求】
1.一種太陽能集中器組件，包括: 第一反射部件，其包括第一反射面，所述第一反射部件沿著縱軸線延伸並且具有第一端，其中，所述第一反射面延伸到所述第一反射部件的所述第一端； 第二反射部件，其包括第二反射面，所述第二反射部件沿著所述縱軸線延伸並且具有第二端，其中，所述第二反射面延伸到所述第二反射部件的所述第二端，所述第二反射部件與所述第一反射部件相鄰定位，使得所述第一反射部件的所述第一端與所述第二反射部件的所述第二端相鄰； 光伏接收器，其包括至少一個光伏太陽能電池單元，所述光伏太陽能電池單元適於將太陽光轉換成電；以及 支撐結構，其與所述第一反射部件、所述第二反射部件及所述光伏接收器連結並且適於將所述光伏接收器定位成接收至少來自所述第一反射部件的反射太陽光， 其中，所述第一反射面具有沿著所述第一端的第一邊緣並且定形為將太陽光集中到所述第一反射部件的前方，所述第一反射面具有凹形形狀； 所述第一反射面具有從所述第一邊緣向內延伸的第一邊緣區域，所述第一邊緣區域形成為在所述第一邊緣附近遠離所述光伏接收器彎曲的形狀； 所述第二反射面具有沿著所述第二端的第二邊緣並且定形為將太陽光集中到所述第二反射部件的前方，所述第二反射面具有凹形形狀；以及 所述第二反射面具有第二邊緣區域，所述第二邊緣區域形成為在靠近所述第二邊緣的區域中遠離所述光伏接收器彎曲的形狀。
2.根據權利要求1所述的太陽能集中器組件，其中， 所述第一邊緣區域定形為朝向所述第二反射部件反射太陽光。
3.根據權利要求1所述的太陽能集中器組件，其中， 所述第二邊緣區域定形為朝向所述第一反射部件反射太陽光。
4.根據權利要求1所述的太陽能集中器組件，其中， 所述第一反射部件和所述第二反射部件的尺寸和形狀用於將集中的太陽光聚焦到所述光伏接收器上。
5.根據權利要求4所述的太陽能集中器組件，其中， 由所述光伏接收器接收到的反射太陽光為集中的太陽光，所述集中的太陽光是未集中太陽光的強度的2倍至20倍之間的集中太陽光。
6.根據權利要求1所述的太陽能集中器組件，其中， 所述第一邊緣區域與所述第一反射面的其餘部分形成小於5度的角度。
7.根據權利要求6所述的太陽能集中器組件，其中， 所述第二邊緣區域與所述第二反射面的其餘部分形成小於5度的角度，形成角度的面在所述第一反射部件的方向上。
8.根據權利要求1所述的太陽能集中器組件，其中， 所述第一邊緣區域具有與所述第一反射面的其餘部分類似的截面形狀。
9.根據權利要求1所述的太陽能集中器組件，其中， 所述第一邊緣區域具有波紋形截面形狀。
10.根據權利要求9所述的太陽能集中器組件，其中，所述波紋在沿著所述縱軸線的方向上延伸。
11.根據權利要求9所述的太陽能集中器組件，其中， 所述波紋在橫向於所述縱軸線的方向上延伸。
12.根據權利要求11所述的太陽能集中器組件，其中， 所述波紋沿著所述第一反射面的凹形邊緣延伸。
13.根據權利要求1所述的太陽能集中器組件，其中， 所述第一反射部件和第二反射部件以小於5.0mm的間隙分隔開。
14.根據權利要求1所述的太陽能集中器組件，其中， 所述第一邊緣區域從所述第一邊緣起向內延伸小於50mm。
15.根據權利要求14所述的太陽能集中器組件，其中， 所述第二邊緣區域從所述第二邊緣起向內延伸小於50mm。
16.根據權利要求1所述的太陽能集中器組件，還包括第二光伏接收器， 其中，所述第二光伏接收器包括至少一個光伏太陽能電池單元； 所述支撐結構還適於將所述第二光伏接收器定位成接收至少來自所述第一反射部件和所述第二反射部件的反射太陽光；並且 所述第二光伏接收器位於所述第`二反射部件的前方。
17.根據權利要求16所述的太陽能集中器組件，其中， 所述第二反射部件具有沿著與所述第二端相反的第三端的第三邊緣，並且所述第二反射面具有第三邊緣區域，所述第三邊緣區域形成為在靠近所述第三邊緣的區域中遠離所述第二光伏接收器彎曲的形狀。
18.根據權利要求1所述的太陽能集中器組件，其中， 所述光伏接收器位於所述第一反射部件的前方。
19.根據權利要求1所述的太陽能集中器組件，其中， 所述光伏太陽能電池單元包括單電池單元的一部分。
20.根據權利要求19所述的太陽能集中器組件，其中， 所述光伏太陽能電池單元包括背接觸式光伏太陽能電池。
【文檔編號】H02S40/22GK103516303SQ201210370028
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年9月28日 優先權日:2012年6月29日
【發明者】阿明·貝拉達·松尼, 查爾斯·阿爾米 申請人:太陽能公司