用于聚集太阳能系统的反射器系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种太阳能集中器组件。所述太阳能集中器组件包括第一反射部件，第二反射部件，包括至少一个光伏太阳能电池单元的光伏接收器，以及与第一反射部件、第二反射部件和光伏接收器连结的支撑结构。所述第一反射部件定形为将太阳光集中到第一反射部件的前方，并且具有从邻近第二反射部件的边缘起向内延伸的边缘区域。所述边缘区域形成为在所述第一边缘附近远离所述光伏接收器弯曲的形状。
【专利说明】用于聚集太阳能系统的反射器系统
【技术领域】
[0001]本文所描述的主题的实施例总体涉及太阳能集中系统。更特别地，主题的实施例涉及用于太阳能集中系统的反射器设计。
【背景技术】
[0002]聚光光伏(CPV)太阳能系统具有将太阳光聚焦到光伏接收器上的反射镜或其它反射面。CPV系统具有相对高的效率，并且决定于用于接收器的光伏太阳能电池，CPV系统的转换效率可比使用相同太阳能电池而不集中太阳光的系统高。转换效率是太阳能电池将照射到其上面的太阳光转换成电流的能力的度量。
[0003]为了保持CPV系统的高效率，CPV系统在能够影响能量产生的许多错位源中具有很小的误差裕度。例如，用于描述将CPV系统定位以将太阳光反射且集中到光伏接收器上的精度的CPV系统的指向精度应当具有尽可能小的误差，通常偏差小于一度。其它误差源或无效转换能够影响系统的输出。
[0004]CPV系统可具有将太阳光集中到多排接收器段上的多排反射器段。无论是反射器还是接收器，段之间的间隔通常对准，以使反射器段之间的空间与接收器段之间的空间相对应。具有多排分段的反射器和接收器的CPV系统可以是跟踪太阳的单轴跟踪器，但是一些系统是双轴跟踪。单轴跟踪式CPV系统可能遇到如下问题:即，出现在光伏接收器上的反射器段之间的间隙(作为光伏接收器的无光区域)引起转换效率降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]当结合附图考虑时，通过参照详细说明及权利要求能够获得主题的更全面理解，其中在所有的附图中相似的附图标记指代相似的元件。
[0006]图1是太阳能集中器系统的实施例的侧视图；
[0007]图2是图1的实施例的详细侧视图；
[0008]图3是图1的实施例的立体图；
[0009]图4是太阳能集中器系统中使用的光伏接收器的实施例的详细主视图；
[0010]图5是太阳能集中器系统中使用的反射器元件的实施例的详细主视立体图；
[0011]图6是在一种条件下接收并反射太阳光的太阳能集中器系统的实施例的详细后视俯视图；
[0012]图7是在另一条件下受到辐射的太阳能集中器系统的实施例的详细后视立体图；
[0013]图8是在太阳能集中器实施例中以及在图7的条件下的接收太阳光的光伏接收器的实施例的详细主视图；
[0014]图9是在图7的太阳能集中器系统的实施例中光的行程的详细俯视图；
[0015]图10是在第一照射条件和第二照射条件下光伏电池单元的详细视图；
[0016]图11是被照射的太阳能集中器系统的实施例的俯视图；
[0017]图12是图11的实施例的详细俯视图；[0018]图13是反射部件的实施例的边缘的详细视图；
[0019]图14是反射部件的另一实施例的边缘的详细视图；
[0020]图15是反射部件的实施例的部分的侧视立体图；以及
[0021]图16是图15的反射部件实施例的边缘的详细侧视立体图。
【具体实施方式】
[0022]下面详细的说明实际上仅为示例性的说明，并不旨在用于限制主题的实施例或者这些实施例的应用和使用。如本文所使用的，用语“示例性”是指“用作实例、例证或例示”。本文作为示例性所描述的任何实施方式不必一定解释为优选于或优于其它实施方式。此夕卜，本文无意受前述【技术领域】、【背景技术】、发明概述或下文详细说明中所提出的任何明示或暗示理论的约束。
[0023]本文公开了一种太阳能集中器组件。所述太阳能集中器组件包括第一反射部件，所述第一反射部件包括第一反射面，所述第一反射部件沿着纵轴线延伸并且具有第一端，其中，所述第一反射面延伸到所述第一反射部件的第一端。太阳能集中器组件还包括第二反射部件，所述第二反射部件包括第二反射面，所述第二反射部件沿着纵轴线延伸并且具有第二端，其中，所述第二反射面延伸到所述第二反射部件的所述第二端，所述第二反射部件与所述第一反射部件相邻定位，使得所述第一反射部件的所述第一端与所述第二反射部件的所述第二端相邻。太阳能集中器组件还包括光伏接收器，所述光伏接收器包括至少一个光伏太阳能电池单元，所述光伏太阳能电池单元适于将太阳光转换成电。最后，太阳能集中器组件还包括支撑结构，所述支撑结构与所述第一反射部件、所述第二反射部件以及光伏接收器连结并且适于将所述光伏接收器定位成接收至少来自第一反射部件的反射太阳光。
[0024]在太阳能集中器组件中，第一反射面具有沿着第一端的第一边缘并且定形为将太阳光集中到第一反射部件的前方，并且第一反射面具有凹形形状。另外，第一反射面具有从第一边缘向内延伸的第一边缘区域，第一边缘区域形成为在第一边缘附近远离光伏接收器弯曲的形状。第二反射面具有沿着第二端的第二边缘并且定形为将太阳光集中到第二反射部件的前方，所述第二反射面也具有凹形形状。第二反射面具有第二边缘区域，所述第二边缘区域形成为在靠近第二边缘的区域中远离光伏接收器弯曲的形状。
[0025]“连结下面的说明是指元件或节点或特征“连结”到一起。如本文所使用的，除非明确指出，否则“连结”是指一个元件/节点/特征与另一元件/节点/特征直接或间接地接合(或者直接或间接地通信)，而不一定是通过机械的方式。因此，尽管例如图1-图3中所示的示意图描述了元件的一种示例性布置，但是在所描绘的主题的实施例中可以存在另外的中间元件、装置、特征或构件。
[0026]“调节一些元件、构件和/或特征被描述为能够调节或者被调节。如本文所使用的，除非明确指出，否则“调节”是指为了适合于环境和实施例进行定位、调整、改动、或布置元件或构件或其部分。在一些情况下，如果在这些情形下适于或用于实施例，则元件或构件或其部分能够作为调节的结果而保持在不变的位置、状态、和/或状况。在一些情况下，如果适合或需要，则元件或构件能够作为调节的结果而改动、改变或调整到新的位置、状态、和/或状况。[0027]“抑制如本文所使用的，抑制用于描述使效果减弱或最小化。当构件或特征被描述为抑制动作、运动或状况时，其可完全防止结果或成果或未来状态。另外，“抑制”还可指代可能出现的成果、性能和/或效果的减弱或减轻。因此，当构件、元件或特征被称为抑制结果或状态时，其无需完全防止或消除结果或状态。
[0028]另外，在下面的说明中还可能仅用于参照目的而使用一些术语，因此无意受到限制。例如，诸如“上”、“下”、“上方”和“下方”的术语指代所参照附图中的方向。诸如“前面”、“后面”、“后方”、“侧面”、“外侧”和“内侧”等的术语描述了在通过参照文本以及描述所讨论的构件的相关附图而变得清楚所参照的一致但任意框架内的构件的部分的方位和/或位置。这些术语可以包括上面特别提到的用语、其衍生词以及相似含义的用语。类似地，术语“第一”、“第二”以及指代结构的其它这样的数字术语不暗示序列或次序，除非上下文明确指出。
[0029]图1示出了由太阳180照射的太阳能系统100的视图。太阳能系统100为集中器系统，尽管其它太阳能系统也能够包含上述特征。太阳能系统包括:支柱Iio ;扭矩管120，其由支柱110支撑；至少一个横梁130，其与扭矩管120连结；多个太阳能集中器或反射器元件140，其由支撑结构150定位和保持，支撑结构150与横梁130中的一个或多个连结；以及太阳能接收器160。在一些实施例中，支撑结构150将太阳能接收器160中的一个与横梁130中的一个或多个连结。在一些实施例中，太阳能接收器160中的一个或多个与一个或多个太阳能集中器140的后面的非反射侧面连结。扭矩管120能够使组装且定位好的太阳能集中器140和太阳能接收器160旋转以在日间跟踪太阳。通过跟踪太阳，太阳能系统100能够在光照期间接收最佳的照射。
[0030]太阳能系统100能够调节太阳能集中器140的位置以容许来自太阳180的光集中到太阳能接收器160上。太阳能接收器160可以是将接收到的太阳光转换成电流的光伏太阳能电池或光伏太阳能电池的一部分。另外的特征可以并入太阳能系统100中。出于使说明清楚透彻的目的，省略了这些特征。支撑结构150可指将太阳能集中器140与横梁130连结、将太阳能接收器160与横梁130连结、将太阳能接收器160与太阳能集中器140连结的一个或多个构件或者它们的组合。例如，支撑结构150可指将支柱110与太阳能接收器160连结的所有构件，包括扭矩管120、横梁130以及在一些实施例中的太阳能集中器140。在其它实施例中，支撑结构150可指将太阳能接收器160与太阳能集中器140连结的构件，诸如当太阳能接收器160安装到太阳能集中器140的后面的非反射侧面上时。在另外的实施例中，支撑结构150可指将太阳能集中器140与横梁130连结的构件、部件或元件。在另外的实施例中，支撑结构150可指将太阳能集中器140与扭矩管120连结的构件并且可以包括一个或多个横梁130。
[0031]图2示出了图1的太阳能系统100的部分的详细视图。太阳能集中器140可具有多种形状和尺寸之中的任何形状和尺寸，诸如图所示的抛物形反射器。反射面142可以接收来自太阳180的未聚焦太阳光182并且将未聚焦太阳光182反射并集中成集中的太阳光184。提供给诸如太阳能接收器160等接收器的集中的太阳光的强度可由相对于未集中太阳光的照射强度的度量来决定。例如，提供强度为未集中太阳光的强度的两倍的集中的太阳光的集中器称为提供两个太阳。图示的太阳能集中器140可将十一个太阳的集中的太阳光集中到接收器实施例上，尽管各个实施例的集中量可在2个太阳至50个太阳之间变化。在一些实施例中，太阳能系统100能够无需太阳能集中器140而工作，并且太阳能接收器160能够接收未集中太阳光。
[0032]优选地，太阳能集中器140将集中的太阳光184引导到太阳能接收器160上的预定位置处。太阳能接收器160包括光伏太阳能电池或光伏太阳能电池单元。优选地，集中的太阳光184照射到太阳能电池162上以能够产生电能。太阳能接收器160可以包括相互协作以产生电能的多个构件，诸如将两个或更多个的光伏太阳能电池单元连接的互连件、密封剂、运载器、散热器等。
[0033]太阳能接收器160的一个面可定位为朝向太阳能集中器140，以接收集中的太阳光184。优选地，该面包括光伏太阳能电池162。期望的是，将太阳能系统100定位成使得由太阳能集中器140所反射的集中的太阳光184照射到光伏太阳能电池162上，而不是太阳能接收器160的其它部分上，从而提高太阳能电池162的电输出且因此提高整个系统的效率。图2示出了将集中的太阳光184进行适当引导的位置。
[0034]图3示出了太阳能系统100的立体图。多个太阳能集中器140能够沿着纵轴线或方向144彼此相邻布置。以此方式，太阳能系统100能够沿着纵向144延伸并且扩展其用于光伏电转换的捕获区域。除了太阳能集中器140之外，还能够将太阳能接收器160布置为与太阳能集中器140的位置对应。因此，相邻的太阳能接收器160可以沿着纵向144延伸。在一个实施例中，可以存在具有其相应太阳能接收器160的两组或更多组的相邻的太阳能集中器140，并且可增加至任意期望的数量。出于描述清晰的目的，在图3以及后面的图中示出了两个这样的集中器140和太阳能接收器160。另外，图示的实施例、元件和构件不是按比例示出的，而是出于描述的目的以特定布置、位置或放大率进行显示。
[0035]图4示出了两个相邻太阳能接收器160a、160b的视图。在任一情况下，太阳能接收器160a、160b能够直接地或者通过中间支撑结构150与太阳能集中器140或者与一个或多个横梁130连结。每个太阳能接收器160a、160b可以包括一个或多个太阳能电池单元162。太阳能电池单元162可由单一硅晶片、或者单一硅晶片的片段或部分形成。太阳能电池单元162可以前结或背结、前接触或背接触光伏太阳能电池器件。在一些实施例中，太阳能电池单元162可由任何期望的器件结构构成，包括CIGS、CdTe、多晶硅等，本文不对此进行限制。太阳能接收器160、160a、160b在其构造中可以包括额外的构件和处理，包括密封剂材料、散热器和/或散热片、相邻太阳能电池单元之间的互连件、一个或多个旁通二极管、热电偶等。
[0036]每个太阳能接收器160a、160b具有靠近另一个的边缘166a、166b。太阳能电池单元162能够延伸至太阳能接收器160a、160b的各边缘166a、166b，或者可以突然停止。边缘166a、166b由接收器间隙168分离。优选地，使接收器间隙168最小化，但是该间隙的大小要满足由太阳能接收器160、横梁130、支撑结构150的构造容差、热膨胀以及其它有益于相邻太阳能接收器160之间的空间的因素产生的需要。
[0037]图5示出了一对相邻的太阳能集中器140a、140b。太阳能集中器140a、140b还可以称为反射器、反射镜、反射部件、反射器单元等。太阳能集中器140a、140b各自具有反射面142a、142b。反射面142a、142b可以具有凹形形状以将太阳光聚焦到位于其前面的太阳能接收器上。在一些实施例中，整个太阳能集中器140a、140b可以具有凹形形状，而不仅是反射面142a、142b。任何太阳能集中器140的反射面142可以位于凹形反射器的内面上，诸如在成形结构上的反射膜，或者可以位于内面的后方，诸如在窗格玻璃的后面上的银或银层等。在一些实施例中，正如美国专利申请申请号为12/977，OOl和12/977,006中更加详细描述的，太阳能集中器140可拆卸地连结至横梁130或支撑结构150，这些申请均通过引用明确地合并在本文中。
[0038]太阳能集中器140a、140b中的每一个均具有靠近另一太阳能集中器140b、140a的各边缘146a、146b。每个太阳能集中器140a、140b具有沿着纵向144位于相反侧的另一边缘，为了清晰起见省略了该另一边缘。边缘146a、146b由集中器间隙148沿着纵向144分隔开。每个太阳能集中器140与相邻的集中器被两个集中器的边缘146之间的集中器间隙148间隔开。各排的末端太阳能集中器在一排的各端的外侧不具有集中器间隙。
[0039]集中器间隙148可以设计为适应与接收器间隙168的那些考虑相似的考虑，在众多考虑中包括热膨胀和构造容差。集中器间隙148可与接收器间隙168对准，每个间隙可小于30mm,诸如3mm、8mm、以及这些量的任意分数、或者任何其它设计量等。如图6所示，图6是集中器140a、140b和接收器160a、160b的后视图。为了清晰起见，省略了太阳能系统100的其它构件。
[0040]未集中的太阳光182由太阳能集中器140a、140b反射为集中的太阳光184。在横向于纵向144的竖直方向145上，集中的太阳光184可以被集中并被引导以照射到太阳能电池单元162上。真正的竖直方向，即沿着太阳能系统100所经受的重力的方向，可不同于竖直方向145,仅为了描述的目的，竖直方向145可与太阳能接收器160a、160b的接收面处于一个平面内。
[0041]从图6中可以看出，当太阳180位于头顶正上方时，因为照射到集中器间隙148上而未被反射的集中的太阳光184与接收器间隙168对准。相应地，因为照射到太阳能集中器140上的全部太阳光朝向其相应的太阳能接收器160反射，所以实际上并没有损失集中的太阳光184。集中器间隙148没有引起纵向144上的所反射的太阳光184中存在间隙，但是由于存在相应的接收器间隙168，所以在接收器间隙168处没有机会将太阳光转换成电，尽管太阳能系统100的总输出由于间隙148、168而略微减小，但是所有或几乎所有的反射的太阳光184聚焦到太阳能接收器160上。
[0042]图6所示的太阳能接收器160示出了描述的惯例。每个太阳能接收器160据记载位于太阳能集中器140的前方，太阳能接收器160从太阳能集中器140接收集中的太阳光184。在一些情况下，如本文所述，太阳能接收器160同样能够接收来自另一太阳能集中器140的太阳光，但是为了说明的目的，太阳能接收器160a位于太阳能集中器140a的前方，而太阳能接收器160b位于太阳能集中器140b的前方。在一些实施例中，太阳能接收器160与另一太阳能集中器140的后侧连结。在一些实施例中，因为太阳能接收器160为边缘接收器，所以太阳能接收器160与支撑结构150和/或一个或多个横梁130连结。也就是说，太阳能接收器160为沿着横向于纵向144的方向所测量的从扭矩管120最靠外的接收器。无论太阳能系统100中的位于哪个位置的哪个太阳能接收器160均作为用于说明的目的的示例性部件，所描述的特征能够呈现在任意示例性部件中。
[0043]图6示出了太阳180位于头顶正上方的情形。实际上，由于日下点的移动随着季节变化，所以该情形仅发生于选定的纬度处。日下点表示观察到太阳位于头顶正上方的地球上的地点。例如，在冬至期间，日下点位于南回归线上。类似地，在夏至期间，日下点位于北回归线上。在春分或秋分期间，日下点位于赤道上。在北回归线北边的纬度上，观察到太阳总是位于天空的南半边。类似地，在南回归线南边的纬度上，观察到太阳总是位于天空的北半边。另外，在回归线之间，在各季节中看起来太阳在天空的北半边和南半边之间移动。在太阳位于天空中南半边参照来自北半球的观察者或太阳系的太阳的视运动，本文示例和描述的是改进的太阳能系统。因此，此结构对应于北回归线北边的任何纬度或者对应于北回归线和日下点的赤道北边之间的纬度。关于位于其它纬度的太阳能系统，所说明的实际效果保持相同，但是方向相反。另外，图示的所有的太阳能系统100、200等布置为使得扭矩管沿着其长度大致南北设置。在不偏离本文所述的改进的情况下，还可以使用一些变型例。
[0044]图7示出了太阳能系统实施例200的一部分。除非指定，否则除了附图标记的数字增加100以外，图7至图10的构件与上文参照图1至图6中的那些构件相似。
[0045]太阳280显示为从头顶正上方偏向南。因此，未集中太阳光282成角度地照射到太阳能集中器240a、240b上。因此，集中器间隙248容许一些未集中太阳光282在不朝向太阳能接收器260a、260b反射或集中的情况下离开集中器区域。此损失的未集中太阳光282在北边的太阳能接收器260a上显现为阴影区域299。在一年中随着日下点南北移动，阴影区域299沿着纵向244南北移动。阴影区域299的形状虽然描述为具有清楚边界的矩形区域，但是阴影区域的形状可产生变化，该形状变化包括由于太阳的季节性移动或者由于集中器边缘上的不显著的缺陷而引起尺寸和形状的变化。
[0046]因为未集中的太阳光所途经的此角度，所以太阳能系统可具有比太阳能接收器的最南边范围更进一步向南延伸的一个或多个太阳能集中器或者太阳能集中器的一个或多个部分。这使太阳能系统能够捕获所有可用的太阳光，包括由于地球运动和太阳的视运动移动而偏离中心的那些太阳光。
[0047]图8示出了具有受影响的太阳能电池单元262a的太阳能接收器260a的详细视图。阴影区域299由集中的太阳光284中的间隙形成，该集中的太阳光284中的间隙由相应的太阳能集中器和其南边的太阳能集中器之间的集中器间隙248引起。阴影区域299并不是完全没有入射的太阳光，而是显著小于阴影区域299的沿着纵向244的任一侧区域中的集中的太阳光284。因此，在受影响的太阳能电池单元262a具有阴影区域299的同时，与受影响的太阳能电池单元262a相邻的太阳能电池单元正在接收横跨这些太阳能电池单元的所有或基本所有的反射的或集中的太阳光284。阴影区域299可以小于一个太阳，而紧挨着阴影区域299的旁边的受影响的太阳能电池单元262a可以接收6个太阳、7个太阳或任何其它期望量的所期望的集中的太阳光284。图9示出了所关注区域的详细俯视图。
[0048]图10示出了第一太阳能电池单元260b和第二太阳能电池单元260c。图示的太阳能电池单元260b、260c为四分之一电池单元，但是如上所述，其它太阳能电池单元可由不同的构造或实施例形成。太阳能电池单元260b示出具有阴影区域299a，而太阳能电池单元260b示出为具有阴影区域29%。阴影区域299a使得太阳能电池单元260b中所产生的光伏电流不足，但是因为该阴影区域299a被隔离并且被限制为太阳能电池单元的不同区域，所以阴影区域299a不成比例地影响该太阳能电池单元。通过说明的方式，太阳能电池单元260c显示为具有阴影区域299b。如果照射到两个太阳能电池单元260b、260c上的总太阳光相同，但是由于相对于太阳能电池单元260b阴影区域被限制在阴影区域299a，而阴影区域均匀地散布在太阳能电池单元260c的整个阴影区域29%上，从而两个太阳能电池单元将产生不同的电量，而所有其它方面均相同。太阳能电池单元260c将比太阳能电池单元260b产生更多的电。这是因为，即使照射到两个太阳能电池单元上的总太阳光相同，但是集中的阴影区域299a的不成比例的不利影响对太阳能电池单元260b的影响大于均匀散布的阴影区域29%对太阳能电池单元260c的影响。
[0049]在两个太阳能电池单元260b、260c中，太阳光的不足会在阴影区域中产生热点以及产生具有相反极性的电流的可能。相对于太阳能电池单元的正常照射操作期间的电压方向来测量该相反极性。因此，在太阳能电池单元260b中可以形成由隔离的阴影区域299a引起的反偏压条件。因为同样不足的太阳光强度均匀地分布在太阳能电池单元260c的整个阴影区域上，所以尽管所产生的电流减小，但是在电池中不会形成热点或反偏压区。因此，期望将阴影区域299尽可能均匀地向外分布。
[0050]图11示出了太阳能系统300的部分的俯视图。除非特别说明，否则除了附图标记的数字增加100以外，图11至图13所示的太阳能系统300的构件与上面关于太阳能系统200所示的构件相似。因此，为了清晰起见，省略了太阳能系统300的一些构件。
[0051]本发明人已经发现，太阳能集中器340a、340b的边缘设计能够消除或者最小化阴影区域399的形成。图12示出了图11的指示部分的详细视图。
[0052]各太阳能集中器340a、340b的每个边缘346a、346b可以具有与太阳能集中器340a、340b的其余部分成角度地形成的边缘区域349a、349b。每个边缘区域349a、349b能够沿着太阳能集中器340a、340b的轮廓的整个凹形形状并且大致沿着所在的整个边缘346a、346b延伸。边缘区域349a、349b可以与太阳能集中器340a、340b的其余部分接续，并且反射面342a、342b能够弯曲以接续到边缘区域349a、349b上。
[0053]另外参照图13，边缘区域349a显示为具有相对于太阳能集中器340a的内反射面342a的其余部分测量到的角度Θ。角度Θ可小于10度。在一些实施例中，角度Θ可以小至0.1度。边缘区域349a本身可被描述为从太阳能集中器340a的外边缘346a向内延伸。边缘区域349a能够从边缘346a向内延伸10mm、15mm、20mm、75mm、3mm或任何其它实施例所需的距离长度。可根据需要为实施例选择距离和角度的任意组合。另外，不是进行限制，应当注意到，边缘区域349a、349b均成角度地远离太阳能接收器360a、360b。
[0054]尽管为了描述的目而显示太阳能集中器340a的边缘346a上的构造，但是应当理解的是，如图12所示，两个太阳能集中器340a、340b可分别具有边缘区域349a、349b。类似地，太阳能集中器340a、340b的两个边缘可具有类似于边缘区域349a、349b的形状的边缘区域。换言之，每个纵向延伸的太阳能集中器具有两端。在太阳能集中器的任一端处的边缘可以具有如所述形状的边缘区域。
[0055]此外，每个这种形状的边缘区域可以包括太阳能集中器的反射构件或反射表面。因此，对于太阳能集中器的反射面为位于成形表面上的反射膜的那些实施例而言，反射膜可随着所述角度延伸并且延伸到边缘区域上。对于太阳能集中器包括具有玻璃内面和该玻璃内面后面的反射面的反射镜的那些实施例而言，玻璃面和反射面均可为了获得期望长度而如上所述成角度地形成。
[0056]再次参照图12，边缘区域349a、349b可以与朝着指示为399的前述阴影区域散布的反射太阳光384成角度。边缘区域349b可以远离太阳380的相对位置地弯曲，使得与不具有成形边缘区域的那些实施例相比，靠近集中器间隙348的反射太阳光384沿着纵向344更向北反射。通过互补的方式，与不具有成形边缘区域的实施例相比，来自第一边缘区域349a的反射太阳光384沿着纵向344更向南反射。两个边缘区域349a、349b的组合效应是将一些太阳光朝着由399表示的前述阴影区域引导。从边缘区域349a、349b反射的反射太阳光384照射到太阳能接收器360a上，而在前述不具有边缘区域的实施例中，太阳光将照射到除前述阴影区域399之外的区域中。因此，照射到太阳能接收器360上的太阳光的总量不增加。然而，减弱了阴影区域的效应。
[0057]在一些实施例中，现在标记为399的前述阴影区域可以接收比太阳能接收器360a的周围区域少的太阳光。在一些实施例中，太阳能接收器360a可不具有经受从太阳能集中器340a、340b反射的小于1.1个太阳的太阳光的区域。因此，表示为399的前述阴影区域可能在先已经由集中器间隙所导致的小至0.5个太阳的太阳光照射。因此，边缘区域349能够最小化或消除沿着太阳能接收器的热点，虽然集中的太阳光和未集中的太阳光的量是恒定的，但是提高了整体系统性能。
[0058]图14示出了边缘区域449的可选实施例。除非特别说明，否则除了附图标记的数字增加100以外，图14所示的太阳能系统400的构件与上面关于太阳能系统300所示的那些构件相似。因此，为了清晰起见，已经省去了太阳能系统400的一些构件。
[0059]边缘区域449可在反射面中具有一个或多个表面拓扑特征。如图所示，边缘区域449可以具有向外延伸的曲线形、向内延伸的曲线形或者在同一实施例中具有这两者的组合。这些波纹可视为沿纵向444延伸。如图所示的特征相对于平坦的集中器表面而言。对于凹形集中器，图示的特征将在三维中延伸并且能够例如合并有或包含沿凹形集中器的边缘的波纹或拓扑特征。
[0060]图15和图16示出了沿着集中器边缘具有波纹的一个实施例。除非特别说明，否则除了附图标记的数字增加200以外，图11至图13所示的太阳能系统500的构件与上文关于太阳能系统300所示的那些构件相似。因此，为了清晰起见，已经省去了太阳能系统500的一些构件。
[0061]图15示出了太阳能集中器540的边缘带有如下边缘:即，具有包含一个或多个方向上的波纹或波的拓扑变化表面，所述方向包含横向于纵向544的方向。图16不出了具有边缘区域549的太阳能集中器540的边缘的详细视图。边缘区域549可具有从边缘上观察到的波纹，该波纹指示沿着凹形形状的变化。在一些实施例中，波纹能够唯一地沿着横向延伸或者附加地沿着另外方向，即，纵向延伸。在一些实施例中，边缘区域549不成角度，SP Θ等于零。在这些实施例中，表面拓扑-无论是波纹、凹形部分、凸形部分或来自太阳能集中器540的其余部分的任何其它类型或反射变化在不具有弯曲部的情况下均能够足以实现减少或消除集中的阴影区域的相同效果。如果实施例中需要，还可以具有这些或其它特征的任意组合。
[0062]本文的实施例不旨在排除参照任何其它实施例所披露的任何特征。由此，例如，由于边缘区域的尺寸和角度可因各实施例的不同而边缘区域中的表面特征也随之变化并且可以与其它特征的任意组合合并。因此，边缘区域可以具有沿着纵向的且沿着成形边缘上下波动的波纹。类似地，在一些实施例中，边缘区域可具有仅为0.1度或0.25度的相对小的角度，成形边缘上具有仅沿上下波动的波纹，并且从太阳能集中器的边缘起仅向内延伸2mm。在其它实施例中，边缘区域可以具有8度的相对大的角度Θ，从太阳能集中器的边缘起向内延伸15mm，并且不具有波纹或其它拓扑特征。在实施例中还可根据需要使用所选择的特征的任意其它组合。
[0063]尽管在前面详细的说明中已经示出了至少一个示例性实施例，但是应当理解的是，本发明存在有大量的变型例。还应当理解的是，本文的一个或多个示例性实施例不旨在以任何方式限制权利要求主题的范围、应用或构造。相反，前面详述的说明为本领域技术人员提供实现本文一个或多个实施例的便捷路径。应当理解的是，在不偏离权利要求书所限定的范围，以及该范围包括在提交本专利申请时已知的等同方案以及可预见的等同方案的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
【权利要求】
1.一种太阳能集中器组件，包括: 第一反射部件，其包括第一反射面，所述第一反射部件沿着纵轴线延伸并且具有第一端，其中，所述第一反射面延伸到所述第一反射部件的所述第一端； 第二反射部件，其包括第二反射面，所述第二反射部件沿着所述纵轴线延伸并且具有第二端，其中，所述第二反射面延伸到所述第二反射部件的所述第二端，所述第二反射部件与所述第一反射部件相邻定位，使得所述第一反射部件的所述第一端与所述第二反射部件的所述第二端相邻； 光伏接收器，其包括至少一个光伏太阳能电池单元，所述光伏太阳能电池单元适于将太阳光转换成电；以及 支撑结构，其与所述第一反射部件、所述第二反射部件及所述光伏接收器连结并且适于将所述光伏接收器定位成接收至少来自所述第一反射部件的反射太阳光， 其中，所述第一反射面具有沿着所述第一端的第一边缘并且定形为将太阳光集中到所述第一反射部件的前方，所述第一反射面具有凹形形状； 所述第一反射面具有从所述第一边缘向内延伸的第一边缘区域，所述第一边缘区域形成为在所述第一边缘附近远离所述光伏接收器弯曲的形状； 所述第二反射面具有沿着所述第二端的第二边缘并且定形为将太阳光集中到所述第二反射部件的前方，所述第二反射面具有凹形形状；以及 所述第二反射面具有第二边缘区域，所述第二边缘区域形成为在靠近所述第二边缘的区域中远离所述光伏接收器弯曲的形状。
2.根据权利要求1所述的太阳能集中器组件，其中， 所述第一边缘区域定形为朝向所述第二反射部件反射太阳光。
3.根据权利要求1所述的太阳能集中器组件，其中， 所述第二边缘区域定形为朝向所述第一反射部件反射太阳光。
4.根据权利要求1所述的太阳能集中器组件，其中， 所述第一反射部件和所述第二反射部件的尺寸和形状用于将集中的太阳光聚焦到所述光伏接收器上。
5.根据权利要求4所述的太阳能集中器组件，其中， 由所述光伏接收器接收到的反射太阳光为集中的太阳光，所述集中的太阳光是未集中太阳光的强度的2倍至20倍之间的集中太阳光。
6.根据权利要求1所述的太阳能集中器组件，其中， 所述第一边缘区域与所述第一反射面的其余部分形成小于5度的角度。
7.根据权利要求6所述的太阳能集中器组件，其中， 所述第二边缘区域与所述第二反射面的其余部分形成小于5度的角度，形成角度的面在所述第一反射部件的方向上。
8.根据权利要求1所述的太阳能集中器组件，其中， 所述第一边缘区域具有与所述第一反射面的其余部分类似的截面形状。
9.根据权利要求1所述的太阳能集中器组件，其中， 所述第一边缘区域具有波纹形截面形状。
10.根据权利要求9所述的太阳能集中器组件，其中，所述波纹在沿着所述纵轴线的方向上延伸。
11.根据权利要求9所述的太阳能集中器组件，其中， 所述波纹在横向于所述纵轴线的方向上延伸。
12.根据权利要求11所述的太阳能集中器组件，其中， 所述波纹沿着所述第一反射面的凹形边缘延伸。
13.根据权利要求1所述的太阳能集中器组件，其中， 所述第一反射部件和第二反射部件以小于5.0mm的间隙分隔开。
14.根据权利要求1所述的太阳能集中器组件，其中， 所述第一边缘区域从所述第一边缘起向内延伸小于50mm。
15.根据权利要求14所述的太阳能集中器组件，其中， 所述第二边缘区域从所述第二边缘起向内延伸小于50mm。
16.根据权利要求1所述的太阳能集中器组件，还包括第二光伏接收器， 其中，所述第二光伏接收器包括至少一个光伏太阳能电池单元； 所述支撑结构还适于将所述第二光伏接收器定位成接收至少来自所述第一反射部件和所述第二反射部件的反射太阳光；并且 所述第二光伏接收器位于所述第`二反射部件的前方。
17.根据权利要求16所述的太阳能集中器组件，其中， 所述第二反射部件具有沿着与所述第二端相反的第三端的第三边缘，并且所述第二反射面具有第三边缘区域，所述第三边缘区域形成为在靠近所述第三边缘的区域中远离所述第二光伏接收器弯曲的形状。
18.根据权利要求1所述的太阳能集中器组件，其中， 所述光伏接收器位于所述第一反射部件的前方。
19.根据权利要求1所述的太阳能集中器组件，其中， 所述光伏太阳能电池单元包括单电池单元的一部分。
20.根据权利要求19所述的太阳能集中器组件，其中， 所述光伏太阳能电池单元包括背接触式光伏太阳能电池。
【文档编号】H02S40/22GK103516303SQ201210370028
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年9月28日 优先权日:2012年6月29日
【发明者】阿明·贝拉达·松尼, 查尔斯·阿尔米 申请人:太阳能公司