专利名称：菲涅尔线聚光太阳能热电综合利用系统及专用设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池组件技术领域，尤其是一种菲涅尔线聚光太阳能热电综 合利用系统及专用设备。
背景技术：
太阳能光伏发电技术为未来解决能源问题提供了广阔前景，但其存在发电价格 高昂和太阳能电池材料紧缺的问题，因此，降低成本和提高效率成为其大规模应用的关 键，而降低成本的关键是减少昂贵的电池片的实际用量。在光学系统中，应用菲涅尔聚 光棱镜的作用就是将光线从相对较大的区域面积转换成相当小的面积上，这种棱镜也被 称做集光器或聚光器。在太阳聚光领域，线性菲涅尔平板棱镜是聚光太阳能系统中重要 的光学部件之一，太阳能菲涅尔聚光棱镜的焦点刚好落在太阳能电池组接收面，当棱镜 面垂直面向太阳时，光线将会聚在电池组接收面上，会聚了更多的能量，因而只需要较 小的电池组面积，大大节约了成本。克服太阳能辐射能流密度低的缺陷，可以成倍提高 太阳能电池的短路电流，从而大大提高单位太阳能电池的输出功率。聚光太阳能系统发展迅速，但目前技术上仍不成熟，高效聚光太阳能电池对入 射光线的方向十分敏感，很小的指向误差就会使电池输出功率大大降低。现有的聚光器 大多采用菲涅尔聚光棱镜，以PMMA为材料，采用热压成型工艺加工成型。其中一种菲 涅尔聚光棱镜为圆形板，具有若干个排列的同心圆环，每个圆环上具有不同角度的棱镜 使阳光会聚到安装在菲涅尔聚光棱镜下方的太阳能电池组上，这类棱镜的缺点是占用空 间较大，圆形板结构必然造成相邻两板之间有部分无效区域，且制造工序复杂，只能单 块进行模压成型，生产效率低。聚光器还有拱形或锅形，同样是占用空间大，制造工序 复杂的问题。太阳能光伏电池在高聚光率大电流下，其工作温度的升高将导致效率的下降， 因此，还需配备有效的散热设备。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中之不足，提供一种菲涅尔线聚光 太阳能热电综合利用系统及专用设备，解决现有的聚光太阳能电池组体积大，占用空间 较多，菲涅尔聚光棱镜难以制造，生产效率低的技术问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种菲涅尔线聚光太阳能热电综 合利用系统，包括组件箱，组件箱内具有至少一组太阳能电池组和基板，基板上开设有 用于安装太阳能电池组的槽孔，每一组太阳能电池组上方安装有一个对应的聚光器，所 述的聚光器为线性菲涅尔平板棱镜，所述的线性菲涅尔平板棱镜一面为平整的光面，另 一面为具有菲涅尔纹路的扁平长方形板，聚光器的菲涅尔纹路使大面积光线通过聚光器 会聚到小面积太阳能电池组的接收面，所述的太阳能电池组接收面与聚光器的聚光带的 形状一致；
所述的组件箱表面还设置有追踪太阳方向的跟踪系统，所述的跟踪系统包括追 光传感器和进行太阳能电池组方位调整的执行机构，所述的追光传感器与太阳能电池组 处于同一平面或平行面；基板与组件箱底板之间具有空腔，所述的空腔内设有热能收集水箱，热能收集 水箱的上表面设有导热层，所述的导热层与太阳能电池组下表面接触连接，导热层的下 方具有导热杆，热能收集水箱上设有冷水进口、热水出口和导热回路，热水出口连通储 热保温筒，所述的热能收集水箱的四侧面和底面设有真空保温层。进一步地，避免热量流失，所述的基板与组件箱底板之间的空腔内填充有发泡 材料保温层。进一步地，降低棱镜表面的反射率，提高入射率，所述的线性菲涅尔平板棱镜 采用连续辊压成型，所述的线性菲涅尔平板棱镜的上表面为光面，下表面上具有菲涅尔 纹路，光面上涂覆有增透膜层。进一步地，优选光电转换率较高的太阳能电池，所述的太阳能电池组为GaAs基 系太阳电池。GaAs基系太阳电池的耐温性较好，250°C高温下仍能正常工作。一种生产菲涅尔线聚光太阳能热电综合利用系统的专用设备，包括生产线性菲 涅尔平板棱镜的专用设备，具有挤出机、辊筒压片机、引离辊和压花机，所述的压花机 包括压花辊和光辊，压花辊和光辊之间具有间隙，压花辊表面具有与线性菲涅尔平板棱 镜纹路相互补的纹路。本发明的有益效果是，本发明的菲涅尔线聚光太阳能热电综合利用系统及专用 设备，能达到最佳的光电转换率，同时有效降低太阳能光伏发电系统的总成本，对热能 的收集提高了太阳能的综合利用率，同时降低电池组的温度，保证最佳的工作温度提高 光电转换率并延长电池组的使用寿命。本发明的生产线性菲涅尔平板棱镜的设备实现了 棱镜的连续化生产，提高工作效率，降低成本。
下面结合附图对本发明进一步说明。图1是本发明的菲涅尔线聚光太阳能热电综合利用系统组件的结构示意图；图2是本发明的菲涅尔线聚光太阳能热电综合利用系统组件的立体图；图3是本发明生产线性菲涅尔平板棱镜的设备的压花机的机构示意图；图4是本发明所述压花辊的立体图。图中1.太阳能电池组，2.基板，3.聚光器，31.增透膜层，41.追光传感器， 42.执行机构，5.热能收集水箱，51.冷水进口，52.热水出口，53.导热杆，54.真空保温 层，55.发泡材料保温层，6.压花辊，7.光辊。具有实施方式现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅 以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。如图1图2所示本发明的菲涅尔线聚光太阳能热电综合利用系统组件的最佳实 施例，包括组件箱，组件箱内具有至少一组太阳能电池组1和基板2，基板2上开设有用 于安装太阳能电池组1的槽孔，太阳能电池组1为GaAs基系太阳电池，每一组太阳能电池组1上方安装有一个对应的聚光器3，聚光器3为线性菲涅尔平板棱镜，线性菲涅尔平 板棱镜上表面为平整的光面，下表面为具有菲涅尔纹路的扁平长方形板，光面上涂覆有 增透膜层，聚光器3的菲涅尔纹路使大面积光线通过聚光器3会聚到小面积太阳能电池组 1的接收面，所述的太阳能电池组1接收面与聚光器3的聚光带的形状一致；组件箱表面还设置有追踪太阳方向的跟踪系统，跟踪系统包括追光传感器41和 进行太阳能电池组1方位调整的执行机构42，所述的追光传感器41与太阳能电池组1处 于同一平面或平行面，所述的执行机构42为液压缸调节装置；基板2与组件箱底板之间具有空腔，空腔内设有热能收集水箱5，热能收集水箱 5的上表面设有导热层，所述的导热层与太阳能电池组1下表面接触连接，导热层的下方 具有导热杆53，热能收集水箱5上设有冷水进口 51、热水出口 52和导热回路，热水出口 52连通储热保温筒，热能收集水箱5的四侧面和底面设有真空保温层54。基板2与组件 箱底板之间的空腔内填充有发泡材料保温层55。如图3图4所示，一种生产菲涅尔线聚光太阳能热电综合利用系统的专用设备， 包括生产线性菲涅尔平板棱镜的专用设备，具有挤出机、辊筒压片机、引离辊和压花 机，所述的压花机包括压花辊6和光辊7，压花辊6和光辊7之间具有间隙，压花辊6表 面具有与线性菲涅尔平板棱镜纹路相互补的纹路。采用压花机对线性菲涅尔平板棱镜进 行连续辊压成型，大大提高了生产效率，线性菲涅尔平板棱镜的长度不限，可根据产品 要求进行裁切。以下结合具体使用介绍本发明。GaAs基系电池光电转换率最高，太阳能电池组1上方固定安装线性菲涅尔平板 棱镜，太阳能电池组1与线性菲涅尔平板棱镜之间抽真空处理，减少空气对流造成的能 力损失。线性菲涅尔平板棱镜使阳光会聚于太阳能电池组1的接收面，设计线性菲涅尔 平板棱镜的光学聚光率为4 100倍，太阳能电池组1的接收面的面积等于线性菲涅尔平 板棱镜的面积除以光学聚光率倍数，成倍提高太阳能辐射能流密度，使大面积的太阳光 通过线性菲涅尔平板棱镜会聚到太阳能电池组的接收面。随着太阳的运动，还设有跟踪 系统，跟踪系统的追光传感器41时刻探测太阳的位置，通过执行机构42使太阳能电池组 1时刻对着太阳最强入射位置，处于最佳的接收位置。虽然聚光率的提高可以提高光电转 换率，但不可避免的使太阳能电池组1表面的温度上升，超过一定温度将导致光电转换 率降低，而且电池长期在高温下工作还会因迅速老化而缩短使用寿命，为避免这类情况 发生，在太阳能电池组1的下方设置热能收集水箱5，导热层与太阳能电池组1下表面接 触连接，还具有导热杆，导热杆增加了与冷水的接触面积，使热传递加快，降温冷却的 同时回收热能，产生的热水可以用于日常生活。使太阳能电池组1的工作温度保持在合 理的温度范围内，保证太阳能电池1的最佳光电转换率，实现对太阳能的电热联用，降 低了太阳能光伏发电系统的总成本。
权利要求
1.一种菲涅尔线聚光太阳能热电综合利用系统，包括组件箱，组件箱内具有至少一 组太阳能电池组⑴和基板(2)，基板⑵上开设有用于安装太阳能电池组⑴的槽孔， 每一组太阳能电池组(1)上方安装有一个对应的聚光器(3)，其特征在于所述的聚光器 (3)为线性菲涅尔平板棱镜，所述的线性菲涅尔平板棱镜一面为平整的光面，另一面为具 有菲涅尔纹路的扁平长方形板，聚光器(3)的菲涅尔纹路使大面积光线通过聚光器(3)会 聚到小面积太阳能电池组(1)的接收面，所述的太阳能电池组(1)接收面与聚光器(3)的 聚光带的形状一致；所述的组件箱表面还设置有追踪太阳方向的跟踪系统(4)，所述的跟踪系统(4)包括 追光传感器(41)和进行太阳能电池组(1)方位调整的执行机构(42)，所述的追光传感器 (41)与太阳能电池组(1)处于同一平面或平行面；基板(2)与组件箱底板之间具有空腔，所述的空腔内设有热能收集水箱(5)，热能收 集水箱(5)的上表面设有导热层，所述的导热层与太阳能电池组(1)下表面接触连接，导 热层的下方具有导热杆(53)，热能收集水箱(5)上设有冷水进口(51)、热水出口(52)和 导热回路，热水出口(52)连通储热保温筒，所述的热能收集水箱(5)的四侧面和底面设 有真空保温层(54)。
2.如权利要求1所述的菲涅尔线聚光太阳能热电综合利用系统，其特征是所述的 基板(2)与组件箱底板之间的空腔内填充有发泡材料保温层(55)。
3.如权利要求1所述的菲涅尔线聚光太阳能热电综合利用系统，其特征是所述的 线性菲涅尔平板棱镜(2)采用连续辊压成型，所述的线性菲涅尔平板棱镜的上表面为光 面，下表面上具有菲涅尔纹路，光面上涂覆有增透膜层。
4.如权利要求1所述的菲涅尔线聚光太阳能热电综合利用系统，其特征是所述的 太阳能电池组⑴为GaAs基系太阳电池。
5.一种生产权利要求1所述的菲涅尔线聚光太阳能热电综合利用系统的专用设备，包 括生产线性菲涅尔平板棱镜的专用设备，具有挤出机、辊筒压片机、引离辊和压花机， 其特征是所述的压花机包括压花辊(6)和光辊(7)，压花辊(6)和光辊(7)之间具有间 隙，压花辊(6)表面具有与线性菲涅尔平板棱镜纹路相互补的纹路。
全文摘要
本发明涉及一种菲涅尔线聚光太阳能热电综合利用系统组件及专用设备，聚光器为线性菲涅尔平板棱镜，线性菲涅尔平板棱镜一面为平整的光面，另一面为具有菲涅尔纹路的扁平长方形板，聚光器的菲涅尔纹路使大面积光线通过聚光器会聚到小面积太阳能电池组的接收面，太阳能电池组接收面与聚光器的聚光带的形状一致；一种生产线性菲涅尔平板棱镜的设备，压花辊表面具有与线性菲涅尔平板棱镜纹路相互补的纹路。本发明实现对太阳能的电热联用，降低了太阳能光伏发电系统的总成本；实现了棱镜的连续化生产，提高工作效率，降低成本。
文档编号H01L31/058GK102013852SQ20101052736
公开日2011年4月13日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者吴龙平, 李 东, 王琪, 葛伟新 申请人:常州丰盛光电科技股份有限公司