均光器、光能转换器及反射聚光太阳能模组的制造方法与工艺

本发明涉及太阳能应用领域，尤其涉及一种均光器、光能转换器及反射聚光太阳能模组。

背景技术：
在高倍聚光太阳能应用中，通常需要将光伏电池串联以提升输出电压，减小输出电流，这就需要平衡各光伏电池的工作状态，从而使串联的各个光伏电池同时达到较高效率。这就要求各光伏电池的输入光线是均匀的，但在共用同一反射聚光镜时，由于加工误差和控制误差，难以做到聚光光斑稳定均匀。

技术实现要素：
本发明实施方式提供一种均光器、光能转换器及反射聚光太阳能模组，可以解决目前聚光光斑稳定均匀性不好的问题，可以均匀处理光斑，避免了光线从入射方向逸出，从而提高了光线的利用率。为解决上述问题本发明提供的技术方案如下：本发明实施方式提供一种均光器，包括：多点散射器和反光腔；其中，所述多点散射器设有多个光输出端和至少一个光输入端；所述反光腔为内壁是反射面的筒形结构，其一端开口为光输入端，另一端开口作为光输出端，所述反光腔的光输入端罩在所述多点散射器上与所述多点散射器连接。本发明实施方式还提供一种光能转换器，包括：依次连接的均光器、光伏电池组件阵列和导热支撑体、液冷换热器，及与所述光伏电池组件阵列的光伏电池电连接的升压电路，其特征在于，所述均光器采用本发明所述的均光器。本发明实施方式进一步提供一种反射聚光太阳能模组，包括：反射聚光镜、光能转换器和支架；其中，所述反射聚光镜设置在所述支架上；所述光能转换器的受光面与所述反射聚光镜的反射面相对，光能转换器的电输出端与所述支架的电输出接口连接；所述光能转换器的热输出端与所述支架的热输出接口连接；所述光能转换器由外壳和设置在外壳内的本发明所述的光能转换器构成。由上述的技术方案可以看出，本发明实施方式提供的均光器，通过多点散射器与反光腔配合，输入的光经多点散射器散射后，在反光腔输出侧输出时，达到了很好的均光效果。该均光器结构简单，成本低，用在太阳能电热混合利用系统中，可有效提高光伏电池输出电压的均匀性。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本发明实施例一提供的均光器的示意图；图2为本发明实施例一提供的均光器的侧向示意图；图3为本发明实施例一提供的均光器的俯向示意图；图4为本发明实施例二提供的一种简化的多点散射器的示意图；图5为本发明实施例二提供的一种简化的多点散射器的示意图；图6为本发明实施例三提供的光能转换器的示意图；图7为本发明实施例三提供的光能转换器的侧向示意图；图8为本发明实施例三提供的光能转换器的正向示意图；图9为本发明实施例三提供的光能转换器的电池工作点平衡器示意图；图10为本发明实施例提供的反射聚光太阳能模组的结构示意图；图11为本发明实施例提供的太阳能电热混合利用系统的整体结构示意图；图12为本发明实施例提供的太阳能电热混合利用系统整体结构的另一角度示意图；图中各标号对应的部件为：2-追日架；3-聚光反射聚光镜；4-光能转换器；411-多点散射器；412-防漏光反射器；413-反光腔；414-光漏斗；42-光伏电池；421-光伏电池；422-光伏电池；43-液冷支撑体；431-导热电路板；432-导热支撑体；433-液冷换热器；441-并联电容器；442-并联电容器；443-交换电容器；45-保护二极管；461-电控开关；462-电控开关；463-电控开关；464-电控开关。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。下面对本发明实施例作进一步地详细描述。实施例一本发明实施例提供一种均光器，可用在太阳能系统中，如用在光热混合利用系统中，如图1所示，该均光器包括：多点散射器和反光腔；其中，多点散射器设有多个光输出端和至少一个光输入端；反光腔为内壁是反射面的筒形结构，其一端开口为光输入端，另一端开口作为光输出端，反光腔的光输入端罩在多点散射器上与多点散射器连接。如图1～3所示，上述均光器中的多点散射器的一种结构具体包括：光导矩阵、防漏光反射器和反光腔；其中，光导矩阵由按矩阵排列的多个光导体构成，各光导体的光输入侧的面积大于其光输出侧的面积，多个光导体的光输入侧并列设置作为多点散射器的光输入端，各光导体的光输出侧为弧面或平面；防漏光反射器为板式结构，其上设有多个通孔，各通孔分别与所述光导矩阵的各光导体的光输出侧对应连接，各通孔的出光端所在平面为反射面，反射面朝向多点散射器的光输出方向；多点散射器与防漏光反射器连接，防漏光反射器与反光腔连接，反光腔设有连接光伏电池组件阵列的光输出端(参见图6)。上述结构的多点散射器中，光导矩阵的各光导体的光输入侧的面积大于其光输出侧的面积，各光导体均可采用为四棱柱状锥台结构，各光导体的光输出侧的面积为其光输入侧的面积的14％。上述均光器的输出面积等于反光腔的输出端截面积。本实施例的均光器工作时，光线从光导矩阵的光导体宽的一侧入射，分散到各光导体，并在光导体输出一侧散射射入反光腔内，在反光腔内均匀散布，进而通过输出光漏斗照射到其输出侧连接的光伏电池组件阵列上，光伏电池组件阵列的每个光伏电池获得光线照射的概率相等，从光伏电池组件上反射出的光线到达光导矩阵一侧时照射到防漏光反射器上，因防漏光反射器上对应光导矩阵的开口面积所占比例较小，从而大部分的光线照射到防漏光反射器上反射回光伏电池组件方向，进一步参与光电转换，从而提高了光线的利用效率。下面结合具体实施例对上述均光器的多点散射器进行说明。均光器由多点散射器和反光腔构成，多点散射器由光导矩阵、防漏光反射器构成，其中，光导矩阵由多个输入面为平面，输出面平面或曲面，输入侧宽，输出侧窄的有散射效果的光导体形成的矩阵；防漏光反射器连接光导矩阵输出侧，并设置有反射面，反射面朝向多点散射器输出方向，反射面上布置有小通孔，小通孔与光导矩阵光导体的输出侧相对应；反光腔为内壁是反射面的筒形结构，其一端开口为光输入端，另一端开口作为光输出端，反光腔的光输入端罩在多点散射器上与多点散射器连接。多点散射器与防漏光反射器连接，防漏光反射器与反光腔连接，反光腔设有连接光伏电池组件阵列的光输出端(见图6)。均光器可与光伏电池组件阵列连接，光伏电池组件阵列可由多个光伏电池组件成阵列状密集并列设置构成；其中每个光伏电池组件可由光漏斗、光伏电池、导热电路板构成，光漏斗连接光伏电池，光伏电池连接导热电路板；光漏斗可采用四棱柱状锥台结构，光漏斗侧壁反射光线，光漏斗输入侧面积大于输出侧面积，光漏斗输出侧连接光伏电池，光漏斗输入侧进入的光线通过光漏斗汇聚照射到光伏电池表面。上述均光器使用时，光线从多点散射器的光导矩阵411的输入侧入射，通过光导矩阵411光导体汇聚后从防漏光反射器412的小通孔射入反光腔413，并在反光腔413内通过散射与反射达到均光效果，入射光线经过光导矩阵411在多个散射点散射后均匀分配给光漏斗414的各输出光导体，一部分光线通过光漏斗进入光伏电池组件阵列的光伏电池转换为电能和热能，另一部分反射回反光腔413，并进一步到达防漏光反射器412，当光线到达防漏光反射器412的反射面时，因防漏光反射器412用于输入光线的小通孔只占防漏光反射器412面积的较小比例，从而大部分光线照射到防漏光反射器412的反射面上而再次反射到光伏电池组件阵列方向，从而降低了光线从光伏电池组件阵列以外的方向逸出的可能性，增加了光线的利用率。多点散射器的光导矩阵中的各光导体输出面面积均为输入面面积的14％，可以有效保证光线利用率。例如：每个光导体输入面为8mm×8mm＝64mm2，输出面为3mm×3mm＝9mm2，与光纤相似，输入光线在光导体侧壁被全反射，从而无漏失地损传输到输出一侧，因防漏光反射器的面积＝光导体输入面积×光导数量，小通孔面积与光导体输出面积，防漏光反射器的小孔面积和＝光导体输出面积×光导数量，则有，反光概率≥9/64＝14％,另外考虑到漏散光线射入光导体输出面时仍有部分被反射，总漏光比例<14％,可以看到该均光器可以大幅度降低漏光的比例。在高倍聚光太阳能应用中，需要平衡光伏电池的工作状态，从而使串联的各个光伏电池同时达到较高效率。这就要求各光伏电池的输入光线是均匀的，但在共用同一反射聚光镜时，由于加工误差和控制误差，难以做到聚光光斑稳定均匀。为解决这一问题，本发明的均光器可对光斑进行均匀处理，并同时通过特殊的单向输光结构避免了光线从入射方向逸出，从而提高了光线的利用率。上述多点散射器采用光透射频谱范围至少包括400nm至1600nm的频谱带的导光材料制成，导光材料包括石英和导光硅胶等材料。实施例二本发明实施例提供一种均光器，可用在太阳能系统中，如用在光热混合利用系统中，与实施例一给出的均光器结构基本相同，也包括多点散射器和反光腔，不同的是所述多点散射器不包括防漏光反射器，多点散射器结构如图5所示为平板式光导体，其上密集布置微透镜矩阵；所述微透镜矩阵由按矩阵排列的多个透镜构成，各透镜的光输入侧为平面，输出侧为弧面；所述微透镜矩阵与所述反光腔连接，反光腔设有连接光伏电池组件阵列的光输出端；光线从输入侧进入这种结果的多点散射器后，在每个微透镜散射进入反光腔，并进一步均匀地到达光伏电池阵列，保证了光伏电池的工作状态一致性；对比实施例一所述均光器，实施例二所述的均光器结构更为简单，成本更低，虽然有部分漏光，但仍然可以保证光伏电池工作点是均匀的。实施例三如图6～8所示，本实施例提供...