专利名称：一种太阳能发电低倍聚光发电组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低倍聚光型太阳能发电系统，尤其是一种太阳能发电低倍聚光发电组件。
背景技术：
根据照在光电池上的日光强度是否大于或小于等于1倍自然日光强度，太阳能装置可以分为聚光型和非聚光型两大类。常见的非聚光型太阳能发电装置是由多晶硅太阳能电池板构成。照在多晶硅电池板上的日光强度等于1倍日光光强。而聚光型太阳能发电装置则通过光学系统将日光聚集到10倍至1000倍之后再照射到光电池上。聚光式太阳能系统通常需要单轴或双轴太阳跟踪伺服系统以保证系统的正常工作及高转换效率。目前聚光型太阳能发电装置多使用两个圆形抛物面反光镜或薄片型菲涅尔透镜将太阳光汇聚于光电池表面。聚光型太阳能发电装置分低倍和高倍聚光两类，高倍聚光普遍采用多节叠式外延材料作为太阳能电池，可以得到很高的光电转化率，但太阳能电池成本很高。低倍聚光技术，一般仍然采用硅晶或者其他低成本材料作为太阳能电池，当采用抛物面反光镜会聚太阳能光时，降低聚光倍率和减少遮光面积之间存在矛盾，但硅晶太阳能电池表面日光光强一般不应超过10倍。聚光型太阳能发电设备具有较高的性价比，这是因为，与非聚光型太阳能发电装置相比，聚光型太阳能发电装置使用更少的昂贵的光电转换材料，从而使太阳能发电设备的工艺过程本身更清洁，更绿色。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种太阳能发电低倍聚光发电组件，其单位发电量成本低、性能优良。本发明通过以下技术方案解决上述问题—种太阳能发电低倍聚光发电组件，其不同之处在于其包括抛物面聚光器、位于抛物面聚光器的主光轴上的第一反射镜、罩在第一反射镜外侧的太阳能接收器；第一反射镜为设置在太阳能接收器内侧的圆锥型反射镜，太阳能接收器的主体呈罩壳结构，与圆锥型反射镜相配置的太阳能电池片设置在太阳能接收器主体的周向内侧面上；平行光经抛物面聚光器汇聚后入射到所述圆锥反射镜的反射锥面，该反射锥面将汇聚光均勻反射到位于其外侧的太阳能电池片上，太阳能电池片将太阳能转化为电能。一种太阳能发电低倍聚光发电组件，其不同之处在于其包括抛物面聚光器、位于抛物面聚光器的主光轴上的第一反射镜和第二反射镜、罩在第一反射镜外侧的太阳能接收器；第一反射镜为设置在太阳能接收器内侧的圆锥型反射镜，太阳能接收器的主体呈罩壳结构，与圆锥型反射镜的反射锥面相配置的太阳能电池片设置在太阳能接收器主体的周向内侧面上；所述平行光经抛物面聚光器汇聚后先经第二反射镜反射，然后再入射到所述第一反射镜的反射锥面，该反射锥面将汇聚光均勻反射到位于其外侧的太阳能电池片上，太阳能电池片将太阳能转化为电能。按以上方案，所述太阳能接收器的主体呈空心棱柱型罩壳结构，内侧面为4-12 个。按以上方案，还包括光学隔热滤光片，所述光学隔热滤光片设置在太阳能接收器的光入射端。按以上方案，所述光学隔热滤光片将太阳能电池封闭在太阳能接收器内部与外界
空气隔离。按以上方案，所述光学隔热滤光片具有由高折射率膜料、低折射率膜料交替镀制而成的多层膜系。按以上方案，所述的第一反射镜为空心圆锥型反射镜，圆锥顶角为15° -65°，所述反射锥面上均勻镀有宽光谱反射光学薄膜。按以上方案，所述组件的聚光倍率通过所述第一反射镜与太阳能接收器内侧的太阳能电池片之间的距离以及第一反射镜的圆锥顶角来调整。按以上方案，所述太阳能接收器主体的周向内侧面设置有导热性良好的金属支撑板，太阳能电池片安装在金属支撑板上。一种太阳能发电低倍聚光发电组件，其不同之处在于其包括抛物面聚光器、太阳能接收器、光学隔热滤光片，所述光学隔热滤光片设置在太阳能接收器的光入射端；太阳能接收器的主体呈空心棱锥型罩壳结构，太阳能电池片设置在太阳能接收器主体周向的多个内侧面；平行光先经抛物面聚光器汇聚再通过光学隔热滤光片过滤后入射到太阳能接收器内部的太阳能电池片上，太阳光电池片将太阳能转化为电能。对比现有技术，本发明几种技术方案的有益优点分别如下1、本发明通过圆锥型反射镜的反射锥面将抛物面聚光器收集的不同角度的光分散开来，再由罩在第一反射镜外侧的太阳能接收器接收发电；本发明组件的聚光倍率可以通过所述第一反射镜与太阳能接收器内侧的太阳能电池片之间的距离以及第一反射镜的圆锥顶角来调整。该发明组件结构简单，成本较低，降低了聚光型单色光电池的发电成本。2、本发明将抛物面聚光器收集的不同角度的光经过第二次反射后再通过圆锥型反射镜的反射锥面分散开来，最后由罩在第一反射镜外侧的太阳能接收器接收发电。本发明组件的聚光倍率可以通过所述第一反射镜与太阳能接收器内侧的太阳能电池片之间的距离以及第一反射镜的圆锥顶角来调整。该发明组件结构简单，成本较低，降低了聚光型单色光电池的发电成本。3、太阳能接收器的主体呈空心棱锥型罩壳结构，太阳能电池片设置在主体周向的多个内侧平面；平行光先经抛物面聚光器汇聚再通过光学隔热滤光片过滤后入射到空心棱锥型太阳能接收器内部的太阳能电池片上，太阳光电池片将太阳能转化为电能。本发明采用光学隔热而非传统的物理降温，结构简化，成本降低，进一步降低了聚光型单色光电池的发电成本。
图1为本发明的空心棱柱型罩壳结构太阳能接收器、第一反射镜的结构示意图；图2为本发明的空心棱锥型罩壳结构太阳能接收器及光学隔热滤光片结构示意图；图3为本发明切割成型的电池片结构示意图；图4为光学隔热滤光片的光谱特性曲线；图5为本发明实施例一的整体结构示意图；图6为本发明实施例二的整体结构示意图；图7为本发明实施例三的整体结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图本发明具体实施方式
作进一步说明。实施例一图5为本发明实施例一的整体结构示意图；如图5所示，一种太阳能发电低倍聚光发电组件，其包括抛物面聚光器1、第一反射镜4、罩在第一反射镜4外侧的太阳能接收器3 ；第一反射镜4为设置在太阳能接收器内侧的圆锥型反射镜，太阳能接收器3的主体呈空心棱柱型罩壳结构，与圆锥型反射镜相配置的太阳能电池片设置在太阳能接收器 3主体周向的多个内侧平面上；平行光经抛物面聚光器1汇聚后入射到所述圆锥反射镜的反射锥面，该反射锥面将汇聚光均勻反射到位于其外侧的太阳能电池片上，太阳能电池片将太阳能转化为电能。优选的，可以在太阳能接收器3的光入射端设置光学隔热滤光片2，图4为光学隔热滤光片的光谱特性曲线。具体的，光学隔热滤光片2具有由高折射率膜料、低折射率膜料交替镀制而成的多层膜系。例如高折射率膜料选用TiO2，低折射率膜料选用Si02。进一步的，光学隔热滤光片2可以将太阳能电池封闭在太阳能接收器3内部与外界空气隔离；具体的，第一反射镜4的圆锥顶角为15° -65°，所述反射锥面上均勻镀有宽光谱反射光学薄膜，优选的，所述宽光谱反射光学薄膜为金膜或铝膜。具体的，第一反射镜4位于抛物面聚光器1的主光轴1-1上，第一反射镜4与抛物面聚光器1之间的距离可调。优选的，所述组件的聚光倍率通过所述第一反射镜4与太阳能接收器1内侧的太阳能电池片之间的距离以及第一反射镜4的圆锥顶角来调整。优选的，太阳能接收器3主体的周向内侧平面均设置有导热性良好的金属支撑板，太阳能电池片安装在金属支撑板上。金属支撑板可选用铝板。优选的，太阳能接收器3主体周向的内侧平面为4-12个，太阳能电池片的相应数量也为4-12个。优选的，为了降低重量，第一反射镜4可选用内部镂空的空心圆锥型反射镜。实施例二 图6为本发明实施例二的整体结构示意图；如图6所示，一种太阳能发电低倍聚光发电组件，其包括抛物面聚光器1、第一反射镜4、第二反射镜5、罩在第一反射镜4外侧的太阳能接收器3 ；第一反射镜4为设置在太阳能接收器3内侧的圆锥型反射镜， 太阳能接收器3的主体呈空心棱柱型罩壳结构，与第一反射镜4的反射锥面相配置的太阳能电池片设置在太阳能接收器3主体的周向内侧面上；所述平行光经抛物面聚光器1汇聚后先经第二反射镜5反射，然后再入射到所述第一反射镜4的反射锥面，该反射锥面将汇聚光均勻反射到位于其外侧的太阳能电池片上，太阳能电池片将太阳能转化为电能。实施例二与实施例一的不同点在于抛物面聚光器收集的不同角度的光要经过第二次反射后再通过圆锥型反射镜的反射锥面分散开来。第二反射镜5选用抛物面聚光反射镜，曲率与第一反射镜4不一样。第二反射镜5位于第一反射镜4的焦点下方的主光轴1-1上，第一反射镜4与第二反射镜5的凹面通向，两者的中心点和其焦点位于同一直线上，第一反射镜4的反射面积为第二反射镜5的反射面积的500倍。优选的，可以在太阳能接收器3的光入射端设置光学隔热滤光片2，图4为光学隔热滤光片的光谱特性曲线。具体的，光学隔热滤光片2具有由高折射率膜料、低折射率膜料交替镀制而成的多层膜系。例如高折射率膜料选用TiO2，低折射率膜料选用Si02。进一步的，光学隔热滤光片2可以将太阳能电池封闭在太阳能接收器3内部与外界空气隔离；具体的，第一反射镜4的圆锥顶角为15° -65°，所述反射锥面上均勻镀有宽光谱反射光学薄膜，优选的，所述宽光谱反射光学薄膜为金膜或铝膜。具体的，第一反射镜4位于抛物面聚光器1的主光轴1-1上，第一反射镜4与抛物面聚光器1之间的距离可调。优选的，所述组件的聚光倍率通过所述第一反射镜4与太阳能接收器1内侧的太阳能电池片之间的距离以及第一反射镜4的圆锥顶角来调整。优选的，太阳能接收器3主体的周向内侧平面均设置有导热性良好的金属支撑板，太阳能电池片安装在金属支撑板上。金属支撑板可选用铝板。优选的，太阳能接收器3主体周向的内侧平面为4-12个，太阳能电池片的相应数量也为4-12个。优选的，为了降低重量，第一反射镜4可选用内部镂空的空心圆锥型反射镜。实施例三图7为本发明实施例三的整体结构示意图；如图7所示，一种太阳能发电低倍聚光发电组件，其包括抛物面聚光器1、太阳能接收器3、光学隔热滤光片2，所述光学隔热滤光片2设置在太阳能接收器3的光入射端；太阳能接收器3的主体呈空心棱锥型罩壳结构，太阳能电池片设置在太阳能接收器3主体周向的多个内侧面；平行光先经抛物面聚光器1汇聚再通过光学隔热滤光片2过滤后入射到太阳能接收器3内部的太阳能电池片上，太阳光电池片将太阳能转化为电能。如图7所示，太阳能接收器3内表面安置上切割成型的晶体硅太阳能电池片。抛物面聚光器1、太阳能接收器3、光学隔热滤光片2均位于一直线上，由支架连接为一体。自动跟踪系统使反射镜始终正对太阳，适当设计抛物面聚光器1的曲率半径、太阳能接收器3在抛物面聚光器1的光斑或光斑附近的摆放位置、空心棱锥型罩壳结构的顶部开口大小等即可使抛物面聚光器1反射后的太阳光全部被位于太阳能接收器3主体内壁的太阳能电池片所接收。在此过程汇聚后的光线通过光学隔热滤光片2上的红外增反膜、 紫外光增反膜滤去绝大部分红外光和紫外光，最后投射到太阳能电池上进行光电转换。实施例三的系统结构简单，光路损失较少。图1为本发明的空心棱柱型罩壳结构太阳能接收器、第一反射镜的结构示意图； 图2为本发明的空心棱锥型罩壳结构太阳能接收器及光学隔热滤光片结构示意图；光学隔热滤光片2为安置在空心棱柱型罩壳结构太阳能接收器或空心棱锥型罩壳结构太阳能接收器底面的镀上反射膜的玻璃材料，目的是为系统进行光学隔热。如图1所示，空心棱柱型罩壳结构内壁侧面贴有相应大小的单晶硅电池片，第一反射镜4的外侧表面为镀金反射锥面，第一反射镜4内部镂空。如图2所示，空心棱锥型罩壳结构太阳能接收器在其内壁侧面 6处贴有相应大小的单晶硅电池片。各实施例中的太阳能接收器可以依据实际情况，配置冷却系统。图4为光学隔热滤光片表面滤光膜的光谱特性曲线；根据图中的太阳光光谱曲线和晶体硅光谱吸收特性曲线设计出光学隔热滤光片表面滤光膜的光谱特性曲线，由于红外光和紫外光对太阳能系统贡献很小，但却是系统发热的主要来源，所以采用这种滤光模式可以降低系统温度，提高电池效率。光学隔热滤光片由此原理设计，530nm到IOOOnm为高通状态，380nm到500nm的紫外光、IOOOnm以上的红外和近红外光都被限制低通，以高折射率和低折射率材料按照光学隔热滤光片设计厚度交替镀制而成的多层膜系，如高折射率膜料选用TiO2，低折射率膜料选用SiO20上述各实施例中的第一反射镜4、第二反射镜5、太阳能接收器3、抛物面聚光器1 排列在一直线上，可由支架连接为一体。实施例二中，自动跟踪系统使第一反射镜4始终正对太阳，适当设计第二反射镜5 的曲率半径和摆放位置即可使抛物面聚光器1汇聚后的太阳光全部被第二反射镜5反射并变为平行光或汇聚光线。汇聚二次后的光线通过红外增反膜和紫外光增反膜滤去绝大部分红外光和紫外光，然后被镀金或其它宽光谱反射光学薄膜材料的第一反射镜4散射开来，投射到空心棱柱型罩壳结构太阳能接收器内侧的太阳能电池上进行光电转换。如无需二次反射(因为二次反射共焦模式较难匹配)，也可按照实施例一进行实施，抛物面聚光器 1汇聚后的太阳光透过红外和紫外光增反玻璃后直接被圆锥型反射镜散射到其外侧的太阳能电池片上。本发明各实施例具有如下优点低倍可调聚光模式，实施例一及实施例二均可以通过调节第一反射镜4和太阳能电池片之间的距离，实施例三中通过调节空心棱锥型罩壳结构太阳能接收器3的顶部锥角角度和开口大小可以在遮光面积较小的情况下，在适当范围内调节聚光比。各实施例中的太阳能电池片使用单晶硅或者其他高效低成本的光伏电池材料，单位发电量成本低。各实施例中可以应用表面镀有红外和紫外增反膜的光学隔热滤光片，从而有效降低系统温度，减轻了制冷系统的负担，系统更为轻便实用。同时光学隔热滤光片还将所有的晶硅电池片与外界空气隔离，有利于提高电池片寿命。以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种太阳能发电低倍聚光发电组件，其特征在于其包括抛物面聚光器、位于抛物面聚光器的主光轴上的第一反射镜、罩在第一反射镜外侧的太阳能接收器；第一反射镜为设置在太阳能接收器内侧的圆锥型反射镜，太阳能接收器的主体呈罩壳结构，与圆锥型反射镜相配置的太阳能电池片设置在太阳能接收器主体的周向内侧面上；平行光经抛物面聚光器汇聚后入射到所述圆锥反射镜的反射锥面，该反射锥面将汇聚光均勻反射到位于其外侧的太阳能电池片上，太阳能电池片将太阳能转化为电能。
2.一种太阳能发电低倍聚光发电组件，其特征在于其包括抛物面聚光器、位于抛物面聚光器的主光轴上的第一反射镜和第二反射镜、罩在第一反射镜外侧的太阳能接收器； 第一反射镜为设置在太阳能接收器内侧的圆锥型反射镜，太阳能接收器的主体呈罩壳结构，与圆锥型反射镜的反射锥面相配置的太阳能电池片设置在太阳能接收器主体的周向内侧面上；所述平行光经抛物面聚光器汇聚后先经第二反射镜反射，然后再入射到所述第一反射镜的反射锥面，该反射锥面将汇聚光均勻反射到位于其外侧的太阳能电池片上，太阳能电池片将太阳能转化为电能。
3.根据权利要求1或2的太阳能发电低倍聚光发电组件，其特征在于所述太阳能接收器的主体呈空心棱柱型罩壳结构，内侧面为4-12个。
4.根据权利要求1或2的太阳能发电低倍聚光发电组件，其特征在于还包括光学隔热滤光片，所述光学隔热滤光片设置在太阳能接收器的光入射端。
5.根据权利要求4的太阳能发电低倍聚光发电组件，其特征在于所述光学隔热滤光片将太阳能电池封闭在太阳能接收器内部与外界空气隔离。
6.根据权利要求4的太阳能发电低倍聚光发电组件，其特征在于所述光学隔热滤光片具有由高折射率膜料、低折射率膜料交替镀制而成的多层膜系。
7.根据权利要求1或2的太阳能发电低倍聚光发电组件，其特征在于所述的第一反射镜为空心圆锥型反射镜，圆锥顶角为15° -65°，所述反射锥面上均勻镀有宽光谱反射光学薄膜。
8.根据权利要求1或2的太阳能发电低倍聚光发电组件，其特征在于所述组件的聚光倍率通过所述第一反射镜与太阳能接收器内侧的太阳能电池片之间的距离以及第一反射镜的圆锥顶角来调整。
9.根据权利要求1或2的太阳能发电低倍聚光发电组件，其特征在于所述太阳能接收器主体的周向内侧面设置有导热性良好的金属支撑板，太阳能电池片安装在金属支撑板上。
10.一种太阳能发电低倍聚光发电组件，其特征在于其包括抛物面聚光器、太阳能接收器、光学隔热滤光片，所述光学隔热滤光片设置在太阳能接收器的光入射端；太阳能接收器的主体呈空心棱锥型罩壳结构，太阳能电池片设置在太阳能接收器主体周向的多个内侧面；平行光先经抛物面聚光器汇聚再通过光学隔热滤光片过滤后入射到太阳能接收器内部的太阳能电池片上，太阳光电池片将太阳能转化为电能。
全文摘要
本发明涉及一种低倍聚光型太阳能发电系统，尤其是一种太阳能发电低倍聚光发电组件，其不同之处在于其包括抛物面聚光器、第一反射镜、罩在第一反射镜外侧的太阳能接收器；第一反射镜为设置在太阳能接收器内侧的圆锥型反射镜，太阳能接收器的主体呈罩壳结构，与圆锥型反射镜相配置的太阳能电池片设置在太阳能接收器主体的周向内侧面上；平行光经抛物面聚光器汇聚后入射到所述圆锥反射镜的反射锥面，该反射锥面将汇聚光均匀反射到位于其外侧的太阳能电池片上，太阳能电池片将太阳能转化为电能。
文档编号G02B1/10GK102208473SQ201110141948
公开日2011年10月5日 申请日期2011年5月30日 优先权日2011年5月30日
发明者刘守华, 章佳锋, 聂晶 申请人:武汉凹伟能源科技有限公司