专利名称：一种聚光菲涅尔透镜的制造方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及聚光光伏领域，尤其涉及一种聚光菲涅尔透镜的制造方法及装置。
背景技术：
随着全球化石能源的日渐枯竭和人类环保意识的增强，以光伏为核心的太阳能发 电事业近年来有了飞速的发展。但是太阳能发电系统的价格一直居高不下，其主要原因是 因为太阳能的密度低，且太阳能电池的转化效率不高。为了降低太阳能发电系统的价格，高 倍聚光太阳能光伏发电技术应运而生。聚光光伏发电技术将传统的太阳能光电技术与大规 模聚热太阳能发电厂结合起来，能够极大地强化太阳能生产。聚光光伏发电技术通过透镜 或反光板将接收到的太阳能放大成百上千倍，然后将放大的能量聚焦于效率极高的小光电 池上。通过放大太阳能，该技术有效地减少了光电池中半导体材料的用量。该技术在大幅 度减低太阳能电站成本和迅速实现大规模生产方面具有很大的优势。在太阳聚光领域，菲涅尔透镜是聚光光伏系统中重要的光学部件之一。设计时，菲 涅尔透镜的焦点刚好落在太阳能芯片上。因此，当菲涅尔透镜面垂直面向太阳时，光线将会 被聚焦在太阳能电池芯片上，汇聚了更多的能量，因而需要较小的电池芯片面积，大大节约 了成本。现有技术一中采用模压方法的方法使聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate,PMMA)等软性基底材料成形为具有菲涅尔透镜表面形状的薄膜，然后把该薄 膜贴在超白玻璃上制成所需菲涅尔透镜。虽然这种生产方法的生产速度快，但是生产出薄 膜后还需要把薄膜贴在超白玻璃上，对工艺的要求较高。现有技术二中采用硬性基底材料如超白玻璃为材料，对其进行压印盖章以一次成 形为菲涅尔透镜。这种方法需要一个平板镜子模具的压印，生产难度较低，但是此方法的生 产速度慢，且对平板镜子模具的精度要求较高，此外，还可采用许多个平板镜子模具集成为 一个大的模具进行压印，虽然生产速度可加快，但是存在先脱膜痕以及脱模困难、气孔排除 困难等缺点。
发明内容
本发明实施例提供一种聚光菲涅尔透镜的制造方法及装置，用于解决现有技术一 中由于需要二次成形所带来的工艺难度大的问题，同时解决现有技术二所提供的生产方法 生产速度慢、脱模困难且气孔排除困难的问题。本发明所提供的聚光菲涅尔透镜的制造方 法生产速度快、脱模简单、生产出的菲涅尔透镜几乎不存在气孔。—种聚光菲涅尔透镜的制造方法，包括步骤一提供一干净的超白玻璃基板，在 所述超白玻璃基板上表面喷涂选定材料以形成一层具有预定宽度和预定厚度的涂敷层；步 骤二 采用一外侧表面为聚光菲涅尔透镜表面形状的圆柱形模压辊对所述涂敷层进行滚动 模压；步骤三固化被滚动模压后的涂敷层。在所述步骤一之前，还包括对所述超白玻璃基板进行除静电程序。
所述步骤二还包括在所述超白玻璃基板上、所述圆柱形模压辊两侧各对称设置 至少两个平衡轮，所述平衡轮与所述圆柱形模压辊相对于所述超白玻璃基板向同一方向滚 动以同一速度滚动。当所述选定材料为硅酮胶时，所述步骤三包括以预定温度烘烤所述被滚动模压 后的涂敷层使其固化。所述预定温度范围为70到150摄氏度。当所述选定材料为光固胶时，所述步骤三包括以所述光固胶的固化波长光线照 射所述被滚动模压后的涂敷层使其固化。本发明提供的一种聚光菲涅尔透镜制造装置，包括水平传送装置2、喷涂器3、圆 柱形模压辊5和固化装置7 ；所述水平传送装置2用于沿一固定的传动方向水平传送一超 白玻璃基板；在所述水平传送装置2上侧、沿所述水平传送装置2的传动方向依次设置有喷 涂器3、圆柱形模压辊5和固化装置7 ；所述喷涂器3的喷涂口沿水平方向到达所述水平传 送装置2的传送带任一端的距离均大于等于所述超白玻璃基板的长度；所述喷涂器3用于 在所述超白玻璃基板上表面喷涂选定材料并形成一层具有预定宽度和预定厚度的涂敷层； 所述圆柱形模压辊5位于所述水平传送装置2上方的预定高度；所述圆柱形模压辊5的轴 与所述水平传送装置2的传送带所处平面平行且与所述传送带相垂直；所述圆柱形模压辊 的外侧表面为聚光菲涅尔透镜表面形状，用于对所述超白玻璃基板上的涂敷层进行滚动模 压；所述固化装置7用于对经所述圆柱形模压辊滚动模压后的涂敷层进行固化。所述预定宽度小于所述超白玻璃基板的宽度；所述聚光菲涅尔透镜制造装置还包 括四个完全相同且对称设置于所述圆柱形模压辊5两侧的平衡轮6 ；所述四个平衡轮6的 中心连线形成一个矩形，所述矩形的一边与所述圆柱形模压辊5的轴平行，所述矩形的与 圆柱形模压辊5的轴平行的一边的长度介于所述超白玻璃基板的宽度和所述涂敷层的宽 度之间；任一所述平衡轮6的圆心与所述水平传送装置2的传送带之间的距离等于所述平 衡轮6的半径与所述超白玻璃基板的厚度之和；所述平衡轮6与所述圆柱形模压辊5相对 于所述超白玻璃基板向同一方向以同一速度滚动。当所述选定材料为硅酮胶时，所述固化装置为烘烤箱。当所述选定材料为光固胶时，所述固化装置为出射光波长为所述光固胶的固化波 长的灯。本发明提供的聚光菲涅尔透镜的制造方法采用圆柱形模压辊对超白玻璃上表面 的涂敷层进行滚动模压，相对于现有技术，这种方法制成的菲涅尔透镜一次成形，无需额外 的脱模过程，生产速度快，工艺简单，透镜中的气孔少，实用性很强。
图1为本发明实施例提供的一种聚光菲涅尔透镜的制造方法流程图；图2在超白玻璃21上喷涂喷涂选定材料形成涂敷层22的侧面示意图；图3为图1所示Sl执行后超白玻璃的俯视图；图4A为本发明实施例提供的方法中对涂敷层进行模压的侧视示意图；图4B为本发明实施例提供的方法中对涂敷层进行模压的俯视示意图；图5为本发明实施例提供的一种聚光菲涅尔透镜制造装置侧视图6为本发明实施例提供的一种具有4个平衡轮的聚光菲涅尔透镜制造装置侧视 图；附图标号1、超白玻璃基板2、水平传送装置3、喷涂器4、涂敷层5、圆柱形模压辊6、平衡轮7、固化装置8、超白玻璃基板9、顶板。
具体实施例方式以下结合附图，具体说明本发明的具体实施方式
。图1所示为本发明实施例提供的一种聚光菲涅尔透镜的制造方法流程图，该方法 包括以下步骤Sl 提供一干净的超白玻璃基板，在所述超白玻璃基板上表面喷涂选定材料以形 成一层具有预定宽度和预定厚度的涂敷层。图2为在超白玻璃基板1上喷涂选定材料形成涂敷层4的侧面示意图，其中，超白 玻璃基板1置于一水平传送装置2上，在所述超白玻璃基板1上侧固定设置一个喷涂器3， 当水平传送装置2带动超白玻璃基板1沿图2箭头所示水平传动方向勻速移动时，喷涂器3 向超白玻璃基板1的上表面均勻喷涂选定材料。其中，涂敷层4的厚度一般不超过0. 5毫 米。图3为Sl执行后超白玻璃基板1的俯视图。较佳地，所述选定材料为硅酮胶或光固胶 (例如紫外胶)。S2 采用一外侧表面为聚光菲涅尔透镜表面形状的圆柱形模压辊对所述超白玻璃 基板上表面的涂敷层进行滚动模压。所述圆柱形模压辊位于所述超白玻璃基板上侧，并与涂敷层以预定高度接触。所 述圆柱形模压辊的外表面材料为易与所述选定材料分离的材料。其中，为了避免圆柱形模 压辊在模压过程中引起超白玻璃的翘曲，在超白玻璃基板上未涂选定材料的位置、圆柱形 模压辊两侧各对称设置两个平衡轮，所述平衡轮以及所述圆柱形模压辊相对于所述超白玻 璃基板向同一方向以同一速度滚动。图4A为本发明实施例提供的方法中对涂敷层进行模压的侧视示意图，由图4A可 见，超白玻璃基板1始终处于水平传送装置2上，平衡轮6位于圆柱形模压辊5两侧，当水 平传送装置2带动超白玻璃基板1沿图2箭头所示水平传动方向勻速移动时，圆柱形模压 辊5自身也以一定速度转动且圆柱形模压辊5从超白玻璃基板1的一端向另一端对所述涂 敷层进行滚动模压。图4B为本发明实施例提供的方法中对涂敷层进行模压的俯视示意图。 由图4A和图4B可明显看出4个平衡轮6对称设置于圆柱形模压辊5两侧。S3 固化超白玻璃基板上表面被滚动模压后的涂敷层。
当Sl中的选定材料为硅酮胶时，此S3中采用烘烤方式使超白玻璃基板上表面经 模压后的硅酮胶层固化，最终冷却后得到聚光菲涅尔透镜。其中，预定的烘烤温度范围为70 到150摄氏度，较佳地，烘烤温度约为100度。当Sl中的选定材料为光固胶时，此S3中采 用相应光线照射所述涂敷层以使其固化。较佳地，在Sl之前，对所述超白玻璃基板进行除静电程序。显然，本发明实施例所提供的聚光菲涅尔透镜的制造方法采用圆柱形模压辊对超 白玻璃上表面的涂敷层进行滚动模压，相对于现有技术，这种方法制成菲涅尔透镜一次成 形，无需额外的脱模过程，生产速度快，工艺简单，实用性很强。此外，由于模压的模具是圆 柱形模压辊，在模压过程中无论何时模具与所述涂敷层的接触面都很小，相对现有技术中 的平板型模压方式而言，本发明实施例所提供的方法生产出来的菲涅尔透镜中的气孔得到 大量减少。对应于本发明实施例提供的聚光菲涅尔透镜的制造方法，本发明实施例提供一种 用于实现该方法的聚光菲涅尔透镜制造装置。图5所示为本发明实施例提供的一种聚光菲 涅尔透镜制造装置侧视图，该装置包括水平传送装置2、喷涂器3、圆柱形模压辊5以及固 化装置7。水平传送装置2用于沿一固定的传动方向水平传送一超白玻璃基板。在所述水 平传送装置2上方、沿水平传送装置2的传动方向依次设置有喷涂器3、圆柱形模压辊5和 固化装置7。所述喷涂器3的喷涂口沿水平方向到达水平传送装置2传送带任一端的距离 均大于等于所述超白玻璃基板的长度。所述圆柱形模压辊5位于所述水平传送装置2上方 的预定高度，且俯视所述水平传送装置2的传送带时，圆柱形模压辊5的轴与所述水平传送 装置2的传送带相垂直，即所述圆柱形模压辊5的轴与所述水平传送装置2的传送带所处 平面平行且与所述传送带相垂直。所述预定高度能使圆柱形模压辊5对经过其下方的超白 玻璃基板上表面的涂敷层进行滚动模压以形成菲涅尔透镜。图5所示装置具体工作时首先将一块干净的超白玻璃基板8置于图5所示平面 内水平传送装置2的传送带上表面的最左端，启动水平传送装置2后，水平传送装置2的传 送带带动超白玻璃基板8在图纸所示平面内沿箭头所示传动方向水平传动。随后该超白玻 璃基板8首先经过喷涂器3下方，喷涂器3向超白玻璃基板8的上表面均勻喷涂选定材料以 形成具有预定宽度和预定厚度的涂敷层。当具有涂敷层的超白玻璃基板8移动到所述圆柱 形模压辊5下方时，圆柱形模压辊5对超白玻璃基板8上表面的涂敷层进行滚动模压。最 后，经圆柱形模压辊5模压后的超白玻璃基板8在水平传送装置2的带动下经过所述固化 装置7下方，执行S3。显然，当所述Sl中的选定材料为硅酮胶时，所述固化装置7为烘烤 箱；当Sl中的选定材料为光固胶时，固化装置7为能够发出使该种光固胶固化所需波长光 线的灯。较佳地，为了在模压过程中平衡超白玻璃基板，该装置还包括四个完全相同的平 衡轮6，分别对称设置于所述圆柱形模压辊5的两侧(即圆柱形模压辊5的左、右两侧各有 两个平衡轮6，俯视所述水平传动装置2的传送带时，所述四个平衡轮6的中心连线形成一 个矩形，该矩形的一边与所述圆柱形模压辊5的轴平行，且该边的长度介于所述超白玻璃 基板8的宽度和涂敷层的宽度之间。任一平衡轮6的圆心与水平传送装置2的传送带之间 的距离等于所述平衡轮6的半径与所述超白玻璃基板的厚度之和。如图6所示为本发明实 施例提供的一种具有4个平衡轮的聚光菲涅尔透镜制造装置侧视图，在该装置中所述圆
7柱形模压辊5通过一直杠连接于一顶板9下方，4个平衡轮6也分别通过一直杠各自连接于 顶板9下方，4个平衡轮6与圆柱形模压辊5的相对位置如图4B所示。当所述超白玻璃基 板8到达所述圆柱形模压辊5下方时，所述平衡轮6的下表面刚好与超白玻璃基板8的上 表面相切接触，所述平衡轮6以及所述圆柱形模压辊5各自绕与自身连接的直杠的连接点 转动，且所述平衡轮6以及所述圆柱形模压辊5相对于所述超白玻璃基板8向同一方向以 同一速度滚动。值得说明的是为方便表达，所有附图中的水平传送装置2仅为一示意图，现有技 术中的任何一种能够实现水平传送的装置都可以用到本发明实施例所提供的聚光菲涅尔 透镜制造装置中，本发明也意图保护包含这些具有不同具体结构的水平传送装置的聚光菲 涅尔透镜制造装置。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种聚光菲涅尔透镜的制造方法，其特征在于，包括步骤一提供一干净的超白玻璃基板，在所述超白玻璃基板上表面喷涂选定材料以形 成一层具有预定宽度的涂敷层；步骤二 采用一外侧表面为聚光菲涅尔透镜表面形状的圆柱形模压辊对所述涂敷层进 行滚动模压；步骤三固化被滚动模压后的涂敷层；所述预定宽度为小于所述超白玻璃基板的宽度。
2.如权利要求1所述的一种聚光菲涅尔透镜的制造方法，其特征在于，在所述步骤一 之前，还包括对所述超白玻璃基板进行除静电程序。
3.如权利要求1所述的一种聚光菲涅尔透镜的制造方法，其特征在于，所述选定材料 为硅酮胶，所述步骤三包括以预定温度烘烤所述被滚动模压后的涂敷层使其固化。
4.如权利要求3所述的一种聚光菲涅尔透镜的制造方法，其特征在于，所述预定温度 范围为70到150摄氏度。
5.如权利要求1所述的一种聚光菲涅尔透镜的制造方法，其特征在于，所述选定材料 为光固胶，所述步骤三包括以所述光固胶的固化波长光线照射所述被滚动模压后的涂敷 层使其固化。
6.一种聚光菲涅尔透镜制造装置，其特征在于，包括水平传送装置O)、喷涂器(3)、 圆柱形模压辊( 和固化装置(7)；所述水平传送装置( 用于沿一固定的传动方向水平 传送一超白玻璃基板；在所述水平传送装置( 上侧、沿所述水平传送装置( 的传动方向 依次设置有喷涂器(3)、圆柱形模压辊( 和固化装置(7)；所述喷涂器C3)的喷涂口沿水平方向到达所述水平传送装置( 的传送带任一端的距 离均大于等于所述超白玻璃基板的长度；所述喷涂器(3)用于在所述超白玻璃基板上表面 喷涂选定材料并形成一层具有预定宽度和预定厚度的涂敷层；所述圆柱形模压辊( 位于所述水平传送装置( 上方；所述圆柱形模压辊(5)的轴 与所述水平传送装置O)的传送带所处平面平行且与所述传送带相垂直；所述圆柱形模压 辊(5)的外侧表面为聚光菲涅尔透镜表面形状，用于对所述超白玻璃基板上的涂敷层进行 滚动模压；所述固化装置(7)用于对经所述圆柱形模压辊( 滚动模压后的涂敷层进行固化。
7.如权利要求6所述的一种聚光菲涅尔透镜制造装置，其特征在于，所述预定宽度小 于所述超白玻璃基板的宽度；该装置还包括四个完全相同且对称设置于所述圆柱形模压辊( 两侧的平衡轮(6)； 所述四个平衡轮(6)的中心连线形成一个矩形，所述矩形的一边与所述圆柱形模压辊(5) 的轴平行，所述矩形的与圆柱形模压辊(5)的轴平行的一边的长度介于所述超白玻璃基板 的宽度和所述涂敷层的宽度之间；任一所述平衡轮(6)的圆心与所述水平传送装置O)的 传送带之间的距离等于所述平衡轮(6)的半径与所述超白玻璃基板的厚度之和；所述平衡 轮(6)与所述圆柱形模压辊( 相对于所述超白玻璃基板向同一方向以同一速度滚动。
8.如权利要求6所述的一种聚光菲涅尔透镜制造装置，其特征在于，所述选定材料为 硅酮胶，所述固化装置为烘烤箱。
9.如权利要求6所述的一种聚光菲涅尔透镜制造装置，其特征在于，所述选定材料为光固胶，所述固化装置为出射光波长为所述光固胶的固化波长的灯。
全文摘要
本发明公开了一种聚光菲涅尔透镜的制造方法及装置，本发明提供的方法包括步骤一提供一干净的超白玻璃基板，在所述超白玻璃基板上表面喷涂选定材料以形成一层具有预定宽度涂敷层；步骤二采用一外侧表面为聚光菲涅尔透镜表面形状的圆柱形模压辊对所述涂敷层进行滚动模压；步骤三固化被滚动模压后的涂敷层。本发明所提供的聚光菲涅尔透镜的制造方法生产速度快、脱模简单、生产出的菲涅尔透镜几乎不存在气孔，实用性强。
文档编号G02B3/08GK102096125SQ20111000713
公开日2011年6月15日 申请日期2011年1月13日 优先权日2011年1月13日
发明者卫明, 王智勇 申请人:北京工业大学