複合結構菲涅爾透鏡的製作方法
2023-05-19 05:36:56
專利名稱：複合結構菲涅爾透鏡的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能聚光裝置，尤其涉及ー種複合結構菲涅爾透鏡。
背景技術：
人類面臨能源短缺，溫室效應加劇，環境汙染嚴重。太陽能作為ー種主要的清潔能源，日益受到重視。目前的太陽能發電主要採用單晶矽電池、多晶矽電池或者薄膜電池。這幾種電池受エ藝和原理的限制，效率比較低；與傳統能源相比，成本高出I倍以上，這成為制約太陽能發電大規模應用的瓶頸之ー。高倍聚光太陽能發電技術是第三代光伏技術。聚光太陽能米用GaAs電池,光電轉化效率40%以上，並且聚光倍數在500倍以上，需要的電池面積節約500倍以上。採用傳統的球面透鏡無法實現500倍以上的聚光倍數。必須採用非球面型透鏡。但採用非球面型透鏡存在以下問題I.非球面加工困難，成本高。2.透鏡厚度厚，材料成本高，並且重量重，不利於安裝。目前太陽能聚光多數用菲涅爾透鏡，利用一系列不同角度的齒實現聚光，菲涅爾透鏡多用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酷)材料加工而成。PMMA材料的菲涅爾透鏡在太陽能聚光領域中的應用存在如下不足I、PMMA菲涅爾透鏡多為單元，封裝成本高，封裝可靠性差。2、PMMA材料強度不高，尤其不適合大面積的菲涅爾透鏡陣列。3,PMMA材料耐候性不夠好，在長期暴曬下材料容易黃變，引起透過率下降，降低系統效率和壽命。4、PMMA材料表面硬度不高，在風沙環境下表面容易劃傷，降低系統效率和壽命。4、PMMA材料膨脹係數較高，與玻璃、金屬等膨脹係數相差較大，密封和固定困難，並且難以保證密封的長壽命。
發明內容
本發明的目的，就是為了提供ー種光學效率高、耐候性好的複合結構菲涅爾透鏡。為了達到上述目的，本發明採用了以下技術方案ー種複合結構菲涅爾透鏡，由鋼化平板超白玻璃、粘結層和矽膠層順序連接構成，矽膠層的外表面形成菲涅爾齒形面，該菲涅爾齒形面由多個齒形同心圓環或斷環組成，各環的齒形截面均呈直角三角形，直角三角形一直角邊垂直於菲涅爾透鏡的上表面即太陽光的入射面，斜邊所在的面形成太陽光的折射面。所述的鋼化平板超白玻璃的厚度為3_5mm，雙面都為光潔面；所述的粘結層的厚度小於O. Imm ;所述的娃膠層的厚度不大於1mm。所述的菲涅爾齒形面中各齒形的折射面的傾斜角度由中心向外逐環增加。所述的菲涅爾齒形面的多個齒形同心圓環或斷環的齒形包括兩種類型，靠內部分的多個齒形同心圓環的各齒形等寬不等高，並且齒形的高度由內向外逐環增加；靠外部分的多個齒形同心圓環或斷環的齒形等高不等寬，並且齒形的寬度由內向外逐環減小；靠內部分的最外環的齒形高度與靠外部分的齒形高度相同。所述的靠內部分的多個齒形同心圓環的各等寬齒形的寬度為O. 8-1. 2mm，所述的靠外部分的多個齒形同心圓環或斷環的各等高齒形的高度為O. 4-0. 7_。所述的粘結層的折射率與矽膠層的折射率相同或者相近。本發明複合結構菲涅爾透鏡由於採用了以上技術方案，與現有技術相比，具有以下的優點和和特點I.本發明採用鋼化玻璃為基體，具有非常好的耐候性。並且表面硬度高，具有良好的耐風沙能力。
2.由於採用鋼化玻璃為基體，可以輕易製造超過2平米的透鏡陣列。相比PMMA透鏡單元或者陣列，易於封裝。3.由於採用鋼化玻璃為基體，材料成本低。4.本發明中的矽膠層厚度薄，有利於節約材料，降低產品的成本。5.本發明中的矽膠層厚度薄，有利於提高產品的光學透過率。6.本發明中的矽膠層厚度薄，有效降低了矽膠產品本身透過率下降，而帶來的產品光學透過率下降。7.本發明中的菲涅爾齒的齒形呈直角三角形，沒有脫模角度，從而提高了透鏡的光學效率。8.本發明中的菲涅爾齒分2部分設計，靠內部分的齒形等寬不等高並且齒形較寬，具有較少的齒數，每個菲涅爾齒的齒尖和齒根都無法做到完全的尖角，因此這部分為不透光部分。菲涅爾齒數的減少能提供透鏡的效率。9.本發明中的菲涅爾齒分2部分設計，靠外部分的齒形等高不等寬，限定了齒的深度，減少了由於矽膠變形帶來的透鏡效率的下降，又最大的減少菲涅爾齒數，從而有效提高了矽膠透鏡的效率。10.本發明中的菲涅爾齒的靠外部分的齒形設計為等高，使得這部分的齒尖和齒根分別在同一個面上，有利於娃膠透鏡陣列的生產エ藝。
圖I是本發明複合結構菲涅爾透鏡的平面結構示意圖；圖2是本發明複合結構菲涅爾透鏡的局部剖視結構示意圖；圖3是本發明複合結構菲涅爾透鏡的齒形結構示意圖；圖4是由本發明複合結構菲涅爾透鏡組成的3*3陣列示意圖。
具體實施例方式參見圖I、圖2，本發明的複合結構菲涅爾透鏡，由鋼化平板超白玻璃I、粘結層2和矽膠層3順序連接構成，矽膠層3的外表面形成菲涅爾齒形面，該菲涅爾齒形面由多個齒形同心圓環31或斷環32組成，各環的齒形截面均呈直角三角形33，直角三角形一直角邊331垂直於菲涅爾透鏡的上表面即太陽光的入射面，斜邊332所在的面形成太陽光的折射面。
本發明中的鋼化平板超白玻璃的厚度為3_5mm，雙面都為光潔面；粘結層的厚度小於O. Imm ;娃膠層的厚度不大於1mm。本發明中的菲涅爾齒形面中各齒形的折射面的傾斜角度由中心向外逐環增加。配合參見圖3，本發明中的菲涅爾齒形面的多個齒形同心圓環或斷環的齒形包括兩種類型，靠內部分的多個齒形同心圓環的各齒形等寬不等高，並且齒形的高度由內向外逐環增加；靠外部分的多個齒形同心圓環或斷環的齒形等高不等寬，並且齒形的寬度由內向外逐環減小；靠內部分的最外環的齒形高度與靠外部分的齒形高度相同。其中，靠內部分的多個齒形同心圓環的各等寬齒形的寬度為O. 8-1. 2_，靠外部分的多個齒形同心圓環或斷環的各等高齒形的高度為O. 4-0. 7mm。本發明中的粘結層的折射率與矽膠層的折射率相同或者相近。本發明的複合結構菲涅爾透鏡可以由多個單元緊密排列組成大於2*2的任意陣 列，如圖4為3*3陣列示意圖。
權利要求
1.一種複合結構菲涅爾透鏡，其特徵在於由鋼化平板超白玻璃、粘結層和矽膠層順序連接構成，矽膠層的外表面形成菲涅爾齒形面，該菲涅爾齒形面由多個齒形同心圓環或斷環組成，各環的齒形截面均呈直角三角形，直角三角形一直角邊垂直於菲涅爾透鏡的上表面即太陽光的入射面，斜邊所在的面形成太陽光的折射面。
2.如權利要求I所述的複合結構菲涅爾透鏡，其特徵在於所述的鋼化平板超白玻璃的厚度為3-5mm,雙面都為光潔面；所述的粘結層的厚度小於0. Imm ;所述的娃膠層的厚度不大於1mm。
3.如權利要求I所述的複合結構菲涅爾透鏡，其特徵在於所述的菲涅爾齒形面中各齒形的折射面的傾斜角度由中心向外逐環增加。
4.如權利要求3所述的複合結構菲涅爾透鏡，其特徵在於所述的菲涅爾齒形面的多個齒形同心圓環或斷環的齒形包括兩種類型，靠內部分的多個齒形同心圓環的各齒形等寬不等高，並且齒形的高度由內向外逐環增加；靠外部分的多個齒形同心圓環或斷環的齒形等高不等寬，並且齒形的寬度由內向外逐環減小；靠內部分的最外環的齒形高度與靠外部分的齒形高度相同。
5.如權利要求4所述的複合結構菲涅爾透鏡，其特徵在於所述的靠內部分的多個齒形同心圓環的各等寬齒形的寬度為0. 8-1. 2_，所述的靠外部分的多個齒形同心圓環或斷環的各等高齒形的高度為0. 4-0. 7mm。
6.如權利要求I所述的複合結構菲涅爾透鏡，其特徵在於所述的粘結層的折射率與矽膠層的折射率相同或者相近。
全文摘要
本發明涉及一種複合結構菲涅爾透鏡，它由鋼化平板超白玻璃、粘結層和矽膠層順序連接構成，矽膠層的外表面形成菲涅爾齒形面，該菲涅爾齒形面由多個齒形同心圓環或斷環組成，各環的齒形截面均呈直角三角形，直角三角形一直角邊垂直於菲涅爾透鏡的上表面即太陽光的入射面，斜邊所在的面形成太陽光的折射面。菲涅爾齒形面中各齒形的折射面的傾斜角度由中心向外逐環增加。與現有技術相比，本發明具有光學透過率高、耐候性好、表面硬度高、耐風沙能力強和材料成本低等優點。
文檔編號B32B17/10GK102681047SQ20111005788
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月10日 優先權日2011年3月10日
發明者章琳 申請人:上海合瑞新能源科技有限公司