专利名称：太阳能高效收集利用格栅形聚光镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种聚光镜，具体的说是一种太阳能高效收集利用格栅形聚光镜。
背景技术：
伴随着煤炭、石油、天然气等化石能源日渐枯竭，及由此所产生的生态破坏和温室效应日益严重，太阳能作为无污染、可再生的新能源正得到广泛关注。太阳能聚光集热器主要由聚光器、吸收器和跟踪系统三大部分组成。按照聚光原理区分，聚光集热器基本可分为反射聚光和折射聚光两大类，每一类中按照聚光器的不同又可分为若干种；反射聚光主要是槽式聚光、碟式聚光、旋转抛物面聚光；折射聚光主要是采用菲尼尔透镜。为了满足太阳能利用的要求，简化跟踪机构，提高可靠性，降低成本，在本世纪研制开发的聚光集热器品种很多，但推广应用的数量远比平板集热器少，商业化程度也低。在反射式聚光集热器中应用较多的是旋转抛物面镜聚光集热器(点聚焦)和槽形抛物面镜聚光集热器(线聚焦)。前者可以获得高温，但要进行二维跟踪；后者可以获得中温， 只要进行一维跟踪。这两种聚光集热器在本世纪初就有应用，几十年来进行了许多改进，如提高反射面加工精度，研制高反射材料，开发高可靠性跟踪机构等，现在这两种抛物面镜聚光集热器完全能满足各种中、高温太阳能利用的要求，但由于造价高，限制了它们的广泛应用。70年代，国际上出现一种“复合抛物面镜聚光集热器”(CPC)，它由二片槽形抛物面反射镜组成，不需要跟踪太阳，最多只需要随季节作稍许调整，便可聚光，获得较高的温度。其聚光比一般在10以下，当聚光比在3以下时可以固定安装，不作调整。当时，不少人对CPC评价很高，甚至认为是太阳能热利用技术的一次重大突破，预言将得到广泛应用。但几十年过去了，CPC仍只是在少数示范工程中得到应用，并没有象平板集热器和真空管集热器那样大量使用。我国不少单位在七八十年代曾对CPC进行过研制，也有少量应用，但现在基本都已停用。其它反射式聚光器还有圆锥反射镜、球面反射镜、条形反射镜、斗式槽形反射镜、 平面。抛物面镜聚光器等。此外，还有一种应用在塔式太阳能发电站的聚光镜一定日镜。 定日镜由许多平面反射镜或曲面反射镜组成，在计算机控制下这些反射镜将阳光都反射至同一吸收器上，吸收器可以达到很高的温度，获得很大的能量。利用光的折射原理可以制成折射式聚光器，历史上曾有人在法国巴黎用二块透镜聚集阳光进行熔化金属的表演。有人利用一组透镜并辅以平面镜组装成太阳能高温炉。显然，玻璃透镜比较重，制造工艺复杂， 造价高，很难做得很大。所以，折射式聚光器长期没有什么发展。70年代，国际上有人研制大型菲涅耳透镜，试图用于制作太阳能聚光集热器。菲涅耳透镜是平面化的聚光镜，重量轻， 价格比较低，也有点聚焦和线聚焦之分，一般由有机玻璃或其它透明塑料制成，也有用玻璃制作的，主要用于聚光太阳电池发电系统。我国从70年代直至90年代，对用于太阳能装置的菲涅耳透镜开展了研制。有人采用模压方法加工大面积的柔性透明塑料菲涅耳透镜，也有人采用组合成型刀具加工直径1. 5m的点聚焦菲涅耳透镜，结果都不大理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，解决以上现有技术存在的缺点，提供一种太阳能高效收集利用格栅形聚光镜，无需跟踪太阳即可全年平均每天都能收集7个小时太阳能， 收集和利用太阳能更高效，并可有效节约硅电池。本发明解决以上技术问题的技术方案是
太阳能高效收集利用格栅形聚光镜，由多条槽式聚光镜沿东西向和南北向互相交叉分布形成具有多个相同的格栅单元的格栅形聚光镜，格栅形聚光镜每一个格栅单元的底面都设有硅电池，槽式聚光镜的两个侧面都是复合抛物面聚光镜。这样，在本发明的栅型聚光镜上形成一个聚光镜阵列，每一个格栅单元都是一模一样的，这样就可以充分利用空间面积；由于聚光镜是东西和南北2个方向的综合，聚光比也比单方向的槽式聚光镜高，无需跟踪太阳即可全年平均每天都能收集7个小时太阳能， 收集和利用太阳能更高效，可以更有效的节约硅电池节约成本。本发明进一步限定的技术方案是
前述的太阳能高效收集利用格栅形聚光镜，南北向槽式聚光镜的收集角为55° 64° ；东西向槽式聚光镜的收集角为105° 120°。在南北方向，从冬至12点到夏至12 点太阳角度的变化范围是47度，不过如果采用47度收集角的聚光镜在冬至和夏至的收集时间却很少，因为从冬至9点到夏至9点太阳角度的变化是64度，所以我们采取至少为55 度的复合抛物面聚光镜，略微减少收集角可以在有限减少收集时间的情况下大幅增加聚光比，从而节省硅电池的用量。在东西方向，太阳角度的变化基本以每小时15度的速度变化 ，一年四季都是如此，所以我门为保证平均每天都能收集7个小时，所以我们一般采取105 度收集角以上的复合抛物面聚光镜。前述的太阳能高效收集利用格栅形聚光镜，格栅形聚光镜背面设有硅电池卡槽， 硅电池卡槽的设置为以下三种之一在每个格栅单元的背面各设有一个硅电池卡槽；在格栅形聚光镜背面沿东西向或南北向整条或整排设有硅电池卡槽；在格栅形聚光镜背面设有一个整体的硅电池卡槽。这样可以方便硅电池固定。前述的太阳能高效收集利用格栅形聚光镜，格栅形聚光镜每一个格栅单元的大小和高度都是和硅电池片的大小成正比。这主要是考虑单(多)晶硅电池的切片问题，设置每个格栅形的大小和高度都是和电池片的大小成正比，可以有效的节约硅电池，而太阳能有效利用研究领域中，如何节约硅电池是一个难点所在；电池片标准尺寸为125mm*125mm，多晶片还有156mm*156mm的，由于硅电池只有2条主栅线，而单晶硅的四个角是圆角，所以单晶硅片的切片在4片之内(每个方向最多2片)才是比较理想的，多晶硅不缺角，所以只要保证在和主栅线垂直方向最多切2片就行了，有效的节约了硅电池。前述的太阳能高效收集利用格栅形聚光镜，格栅形聚光镜的高度为30mm-80mm。格栅形聚光镜的聚光比大于2。本发明的优点是本发明的栅型聚光镜上形成一个聚光镜阵列，每一个格栅单元都是一模一样的，因此在相同的光照条件下，在硅电池上形成的光带也是一样的，所以每片电池的电流和功率也是一样的，这样就可以充分利用空间面积，不要像槽式聚光发电系统要在聚光镜两侧的空间留一段距离以避免发生水桶效应。另外本发明的栅型聚光镜因为是东西和南北2个方向的综合，所以聚光比也比单方向的槽式聚光镜高，无需跟踪太阳即可全年平均每天都能收集7个小时太阳能，收集和利用太阳能更高效，可以更有效的节约硅电池节约成本。
图1为本发明的结构示意图。图2是槽式聚光镜的结构示意图。
具体实施例方式实施例1
本实施例提供的一种太阳能高效收集利用格栅形聚光镜，结构如图1所示，由多条槽式聚光镜1沿东西向和南北向互相交叉分布形成具有多个相同的格栅单元2的格栅形聚光镜，格栅形聚光镜每一个格栅单元2的底面都设有硅电池片3，槽式聚光镜1的结构如图2 所示，其两个侧面都是复合抛物面聚光镜4。格栅形聚光镜每一个格栅单元2的大小和高度都是和硅电池片3的大小成正比。格栅形聚光镜的高度为30mm-80mm。格栅形聚光镜的聚光比大于2。南北向槽式聚光镜的收集角为55° 64° ；东西向槽式聚光镜的收集角为 105° 120°。本发明的聚光镜是由2个方向的槽式聚光镜相互交叉而成，一个是沿着东西向， 一个是沿着南北向，每个槽式聚光镜都是复合一定收集角的复合抛物面聚光镜。因为太阳对地球的入射角也是两个方向都具有的，所以采用三维交叉的复合抛物面格栅形聚光镜可以较好的收集光线。在南北方向，从冬至12点到夏至12点太阳角度的变化范围是47度， 不过如果采用47度收集角的聚光镜在冬至和夏至的收集时间却很少，因为从冬至9点到夏至9点太阳角度的变化是64度，所以采取至少为55度的复合抛物面聚光镜，略微减少收集角可以在有限减少收集时间的情况下大幅增加聚光比，从而节省硅电池的用量。在东西方向，太阳角度的变化基本以每小时15度的速度变化，一年四季都是如此，所以为保证平均每天都能收集7个小时，一般采取105度收集角以上的复合抛物面聚光镜。除了对收集角的要求，还要考虑单(多)晶硅电池的切片问题，因为每个格栅形的大小和高度都是和电池片的大小成正比的。电池片标准尺寸为125mm*125mm，多晶片还有156mm*156mm的，由于硅电池只有2条主栅线，而单晶硅的四个角是圆角，缺一块，所以单晶硅片的切片在4片之内 (每个方向最多2片)才是比较理想的，多晶硅不缺角，所以只要保证在和主栅线垂直方向最多切2片就行了。另外，聚光镜高度一般控制在30mm-80mm，聚光镜的聚光比一般控制在2 以上。格栅形聚光镜背面设有硅电池卡槽，硅电池卡槽的设置可以是在每个格栅单元的背面各设有一个硅电池卡槽；也可以在格栅形聚光镜背面沿东西向或南北向整条或整排设有硅电池卡槽；也可以是在格栅形聚光镜背面设有一个整体的硅电池卡槽。设置硅电池卡槽可以方便硅电池固定。本发明格栅形聚光镜的制作一般采取可塑材料模压而成，常用的有PPS塑料和光亮铝，前者虽然绝缘绝热，但反射率较低，需要贴反光膜以保证高效聚光；后者可以保证百分之八十五以上的反射率，但由于金属导电，在铺设电池时需做好绝缘。然后把每个单体按照输出电压的要求组成阵列，再加上其他组件就可以形成本发明太阳能高效收集和利用。 本发明主要铺设于屋面角度等于地理纬度的屋面上。 本发明的格栅型聚光镜阵列的每一块都是一模一样的，因此在相同的光照条件下，在硅电池上形成的光带也是一样的，所以每片电池的电流和功率也是一样的，这样就可以充分利用空间面积，不要像槽式聚光发电系统要在聚光镜两侧的空间留一段距离以避免发生水桶效应。另外格式聚光因为是2个方向的综合，所以聚光比也比单方向的槽式聚光镜高，可以更有效的节约硅电池节约成本。 除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.太阳能高效收集利用格栅形聚光镜，其特征在于由多条槽式聚光镜沿东西向和南北向互相交叉分布形成具有多个相同格栅单元的格栅形聚光镜，所述格栅形聚光镜每一个格栅单元的底面都设有硅电池，所述槽式聚光镜的两个侧面都是复合抛物面聚光镜。
2.如权利要求1所述的太阳能高效收集利用格栅形聚光镜，其特征在于所述南北向槽式聚光镜的收集角为阳° 64° ；所述东西向槽式聚光镜的收集角为105° 120°。
3.如权利要求1或2所述的太阳能高效收集利用格栅形聚光镜，其特征在于所述格栅形聚光镜背面设有硅电池卡槽，所述硅电池卡槽的设置为以下三种之一在每个格栅单元的背面各设有一个硅电池卡槽；在格栅形聚光镜背面沿东西向或南北向整条或整排设有硅电池卡槽；在格栅形聚光镜背面设有一个整体的硅电池卡槽。
4.如权利要求1或2所述的太阳能高效收集利用格栅形聚光镜，其特征在于所述格栅形聚光镜每一个格栅单元的大小和高度都是和硅电池片的大小成正比。
5.如权利要求1或2所述的太阳能高效收集利用格栅形聚光镜，其特征在于所述格栅形聚光镜的高度为30mm-80mm。
6.如权利要求1或2所述的太阳能高效收集利用格栅形聚光镜，其特征在于所述格栅形聚光镜的聚光比大于2。
全文摘要
本发明公开了一种太阳能高效收集利用格栅形聚光镜，由多条槽式聚光镜沿东西向和南北向互相交叉分布形成具有多个相同的格栅单元的格栅形聚光镜，格栅形聚光镜每一个格栅单元的底面都设有硅电池，槽式聚光镜的两个侧面都是复合抛物面聚光镜。本发明的栅型聚光镜上形成一个聚光镜阵列，每一个格栅单元都是一模一样的，这样就可以充分利用空间面积；由于聚光镜是东西和南北2个方向的综合，聚光比也比单方向的槽式聚光镜高，无需跟踪太阳即可全年平均每天都能收集7个小时太阳能，收集和利用太阳能更高效，可以更有效的节约硅电池节约成本。
文档编号G02B19/00GK102208474SQ20111015491
公开日2011年10月5日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年1月28日
发明者徐诵舜 申请人:南京南洲新能源研究发展有限公司, 徐诵舜