专利名称：一种采聚太阳能的掩模片的制作方法
技术领域：
本实用新型属于太阳能技术，具体涉及一种采聚太阳能的掩模片。
背景技术：
用太阳能发电是地球人的梦想。目前，因阳光电池每千瓦售价约4万元，导致其不推广使用。采用增大采光面和聚光等方法将阳光浓缩后再投射到阳光电池上发电，这样，既能提高光电转换效率、输出电功率和经济指标；又为综合高效利用太阳能创造了有利条件。
已有的聚光部体有凸透镜，抛物面或弧面反射式聚光器和折射式聚光器；还有平面化的全息聚光器和菲涅耳透镜(菲涅耳波带板)聚光器等。平面化的聚光器具有重量轻，体积小的优点；但它们也象凸透镜、反射式聚光器、折射式聚光器一样，都有室外工作的采光面被灰尘沾污而导致效率低，甚至失效的弊端。凸透镜聚光器、反射式、和折射式聚光器，对波长短、能量高的紫外光波段就失效。恰恰利用短于可见光波长的光发电产生的能量，要比可见光多得多。
加之平面化的聚光器的工作面上都有一层介质，此介质存在表面反射和介质吸收，造成入射光的光能损失。全息聚光器的光透过率分布呈正弦波形，即透光带没有明显的边缘，透光带与不透光带之间没有明显的分界线；菲涅耳透镜主要依据几何光学中的光折射原理来设计的，此两者都不具备衍射光在汇聚处的同相位光振幅叠加增大的条件。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种可以将透射光衍射聚焦和增加光能的掩模片。
实现本实用新型目的采用的技术方案是掩模片为一矩形片状体，由其四个边方向上间隔排列的条状遮光带成井字形构成，两相邻条状遮光带之间形成方孔透光带；掩模片也可为一圆形片状体，由同心圆环遮光带相间排列构成，各同心圆环遮光带之间至少有一个以上的连接部位，两相邻同心圆环遮光带之间形成圆孔透光带；矩形片状体和圆形片状体上的遮光带与透光带的排列规律以遮光带与透光带的分界线至原点的距离XN、YN来确定，并遵循XN=±NλFn,YN=±NλFn,]]>其中圆形掩模片的各带边分界线(位置)称为以圆心为中心的半径值。式中Fn是掩模片的焦距，λ为入射光波长值，N是自然数1，2，3……。掩模片呈中心对称关系，即在x轴上的光透过率分布函数图，将其旋转90°后能与y轴上的光透过率分布函数图完全重合。
依据物理光学中的光衍射原理和光振幅叠加原理，通过计算掩模片的聚光斑位置到本片上各带边的光程差得知，孔边缘的透射光发生衍射后汇聚在焦斑处的都是同相位的光；若不遮挡的边框位置的光发生衍射后当其汇聚在焦斑处时，这些光都是反相位的光。由叠加原理可知，同相位的光其光振幅会发生同相位叠加增大的现象；反相位的光叠加时，其光振幅会减小。如果光振幅增大a倍，那么此光的光能会增大到a2倍，如a＝8，a2＝64。
本掩模片的创新之处不仅能使入射光汇聚在其焦斑处，而且以半个光波长的精确度计算光程差，找出各带边的分界线(位置)来实施透过孔边缘的光发生衍射后能汇聚在焦斑处的光是同相位的光，反相位的光被边框遮挡住，这样便实现了此焦斑处的汇聚光，其光能就增大许多倍的目的。因阳光是多波段的光源，而本掩模片对多波段的光都有聚焦作用。用此掩模片拼凑成的聚光阵列板，有高效采聚太阳能的功能。
用平面化的掩模片拼凑成阵列来采聚太阳能，将阳光浓缩许多倍后，不仅能适宜于阳光电池发电，而且还能提高其光电转换效率和输出电功率。阳光电池产生的热能，用穿过与阳光电池紧固在一起的散热器通道中的冷却水来吸收；被加热的冷却水收集贮藏，用于洗浴、制取饮用水、淡化海水或苦咸水；冬天用热水取暖、夏天用来制冷等；还可用光耦合器放置在其焦斑处将光耦合进光纤光缆中，远距离低损耗地传送到地下室、矿井中、隧道中等场所直接照明，具有安全防爆、可靠、使用寿命长等优点；还可供花草树苗、人畜晒太阳、保健、环保、卫生。
图1是本实用新型矩形掩模片的结构示意图。
图2是本实用新型圆形掩模片的结构示意图。
图3是掩模片上各带边位置XN的示意图。
图4是用2λFnxO]]>为变数来表示掩模片的光透过率分布函数图。
具体实施方式
见图1，掩模片为一矩形片状体，由其四个边方向上间隔排列的条状遮光1带成井字形构成，两相邻条状遮光带1之间形成方孔透光带2。见图2，掩模片也可以为一圆形片状体，由同心圆环遮光带1相间排列构成，两相邻同心圆环遮光带1之间形成圆孔透光带2，各同心圆环遮光带之间有四个连接部位3。掩模片上遮光带与透光带的排列规律以遮光带与透光带的分界线至原点的距离XN、YN来确定，并遵循XN=±NλFn,YN=±NλFn.]]>由该公式计算，掩模片的各带边分界线的位置XN如图3所示。圆形掩模片的各带边分界线(位置)称为以圆心为中心的半径值。
掩模片的光透过率可以用图形表示，图4为用2λFnxO]]>为变数来表示掩模片的光透过率分布函数图即在xO轴上的点如±1，±， ±7,±9,±11]]>……其光透率函数值t(xO)分别为1和0，或0和1都是重合点；这表示本掩模片光透率只有两种值即1和0。而且各带边宽度是从中央往四周方向逐渐缩小而密集，其外貌与全息聚光片和菲涅耳透镜有相似之处。
太阳光是多光谱带的光，为计算方便，在可见光中选取光波长λ＝0.5×10-6米，本掩模片的主焦距Fn设定Fn＝O.5米，掩模片上各带边分界线XN
权利要求1.一种采聚太阳能的掩模片，其特征在于为一矩形片状体，由其四个边方向上间隔排列的条状遮光带成井字形构成，两相邻条状遮光带之间形成方孔透光带；掩模片或者为一圆形片状体，由同心圆环遮光带相间排列构成，各同心圆环遮光带之间至少有一个以上的连接部位，两相邻同心圆环遮光带之间形成圆孔透光带；矩形片状体和圆形片状体上的遮光带与透光带的排列规律以遮光带与透光带的分界线至原点的距离XN、YN来确定，并遵循XN=±NλFn,YN=±NλFn,]]>其中圆形掩模片的各带边分界线(位置)称为以圆心为中心的半径值。
专利摘要本实用新型公开了一种掩模片，其特征在于为一矩形片状体，由其四个边方向上间隔排列的条状遮光带成井字形构成，两相邻条状遮光带之间形成方孔透光带；掩模片或者为一圆形片状体，由同心圆环遮光带相间排列构成，各同心圆环遮光带之间至少有一个以上的连接部位，两相邻同心圆环遮光带之间形成圆孔透光带；矩形片状体和圆形片状体上的遮光带与透光带的排列规律以遮光带与透光带的分界线至原点的距离X
文档编号F24J2/46GK2886443SQ20062005004
公开日2007年4月4日 申请日期2006年2月17日 优先权日2006年2月17日
发明者曹国斌 申请人:曹国斌