聚光太阳能二次光学棱镜的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及太阳能发电技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，通用的透射式聚光太阳能模组均采用二次聚光方式将太阳光聚集在接收器芯片上。聚光太阳能电池芯片首先焊接在电路基板上，然后将二次光学棱镜的下端面与芯片表面对接在一起，然后在对接处点上一圈光学胶，经过一段时间，待光学胶固化后即可将棱镜与芯片固定连接。
[0003]光路路径为，首先太阳光通过菲涅耳透镜进行一次聚光，然后经过二次光学棱镜的二次聚光到达接收器芯片表面。其中二次聚光的二次光学棱镜是依据光折射和不同介质中光的全反射原理设计而成，使太阳光能够均匀、准确地照射在接收器芯片上。棱镜外形一般采用棱锥型，由于要符合全反射设计，故一般棱镜高度与底面宽度比例大(一般为9:1)，整个二次光学棱镜光路如图2所不，棱镜高度H=tanD*(a_b)/2。传统的二次光学棱镜由于要符合全反射设计，底面夹角D彡[arcsin (nl/n2) +arcsin (nlsinA/n2) + π ]/3，其中nl为空气折射率，n2为棱镜玻璃材质BK7或BK9的折射率，A为菲涅耳透镜聚焦光的最大入射角，最大入射角A=arctan[ (0/2+f*tanl° )/f]，0为菲涅耳透镜的直径，f为菲涅耳透镜的焦距。现有菲涅耳透镜技术焦径比f/0在2左右，光线的聚焦效果好。故计算可知为符合全反射设计，底面夹角D不能低于80°，故棱镜高度与底面宽度比例大，一般为9:1，从而导致棱镜粘接强度不足，在接收器跟踪太阳时容易掉落；并且需要增加遮光板对棱镜内部的电路进行保护；同时在棱镜与芯片的粘接面处，光学胶会延展到侧面导致漏光，影响效率。
[0004]因此，如何提供一种高度与底面宽度比小、重量轻，成本低，对内部电路进行有效保护无需再添加遮光板，底部不发生漏光，聚光能力强，光电转化率高，生产效率高的聚光太阳能二次光学棱镜，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题，是提供一种聚光太阳能二次光学棱镜，其高度与底面宽度比小(在5:1—7:1之间)、重量轻，不容易出现掉落，成本低，并且可以对内部电路进行有效保护而无需再添加遮光板，棱镜底部与芯片的粘接面处不发生漏光，聚光能力强，光电转化率高，生产效率高。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:聚光太阳能二次光学棱镜，包括棱镜，其特征在于:所述棱镜的侧面附着银形成反射镜。
[0007]作为优选，所述棱镜成圆锥台形，包括上下两个圆形端面和弧形侧面，上下端面同心。
[0008]作为优选，所述棱镜采用玻璃材质。
[0009]作为优选，所述银通过涂覆或蒸镀技术附着在棱镜侧面，形成银反射镜。
[0010]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:现有技术中透射式聚光太阳能模组中采用的二次聚光的二次光学棱镜外形一般采用棱锥型，棱镜高度与底面宽度比例大，一般为9:1，从而导致棱镜粘接强度不足，容易出现掉落；需要另外增设遮光板对内部电路进行保护；同时在棱镜与芯片的粘接面处，光学胶会延展到侧面导致漏光，影响效率。本方案通过在棱镜的侧面附着银形成反射镜，使得棱镜底面夹角D可在72° — 80°之间选择，从而棱镜高度与底面宽度比可控制在5:1—7:1之间，重量轻，不容易出现掉落，成本低，并且可以对内部电路进行有效保护而无需再添加遮光板，棱镜底部与芯片的粘接面处不发生漏光，聚光能力强，光电转化率高，生产效率高。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型一个实施例的结构示意图；
[0012]图2为本实用新型光路示意图；
[0013]图3为本实用新型与普通棱镜的对比示意图；
[0014]图4为本实用新型的使用状态示意图；
[0015]各图号名称为:1 一棱镜；2—银；3—基板；4一芯片；5—光学月父。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图及一个实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
[0017]如图1至图4所示，本实用新型包括棱镜1，所述棱镜I的侧面附着银2形成反射镜。
[0018]进一步的，所述棱镜I成圆锥台形，包括上下两个圆形端面和弧形侧面，上下端面同心。
[0019]又进一步的，所述棱镜I采用玻璃材质。
[0020]更进一步的，所述银2通过涂覆或蒸镀技术附着在棱镜I侧面，形成银反射镜。
[0021]使用时，如图4所示，首先将聚光太阳能电池芯片4置于基板3上，在聚光太阳能电池芯片4表面先涂层光学胶5，然后将二次光学棱镜I的小端面与芯片表面对粘在一起，经过一段时间，待光学胶固化后即可将棱镜I和芯片4、基板3固定在一起。为了克服现有的二次光学棱镜I高度与底面宽度比大和底部粘接处有漏光的不足，本实用新型采用圆锥台形，并在侧面附着银2形成反射镜。使用此方法可大幅降低棱镜I高度与底面宽度比，如图3所示，本新型棱镜I底角72°时与普通82°底角的棱镜的光路图对比，可以明显的发现普通的棱镜高度和底面宽度比较大，棱镜体积大，重量大，同样粘结强度的光学胶5，使用普通的棱镜很容易导致棱镜的掉落，不安全、不可靠；同时由于侧面的银反射镜，也解决了粘接棱镜I时底部漏光的问题，增加了聚焦光强，提升了效率。
[0022]本实用新型二次光学棱镜I采用玻璃材料浇注成圆锥台形，然后对表面进行抛光，抛光后，采用涂覆或蒸镀技术在棱镜I侧面附着一层银2，形成银反射镜。
[0023]所述二次光学棱镜I为一圆锥台形的玻璃材质部件，包括上、下两个圆形端面和弧形侧面。所述二次光学棱镜的小端面直径略小于聚光太阳能电池芯片边长，大端面直径略大于菲涅耳透镜的聚焦光斑。使用时，通过光学胶5与聚光太阳能电池芯片4粘接在一起，经过菲涅耳透镜聚光后的太阳光照射在此二次光学棱镜I表面，首先进行一次折射，然后到达棱镜I侧面，经由侧面的银反射镜反射，使太阳光向下照射，最终到达接收器芯片4表面。整个二次光学棱镜光路如图2所示，棱镜高度H=tanD*(a-b)/2。传统的二次光学棱镜由于要符合全反射设计，底面夹角D彡[arcsin(nl/n2)+arcsin(nlsinA/n2) + π ]/3,其中nl为空气折射率，n2为棱镜玻璃材质BK7或BK9的折射率，A为菲涅耳透镜聚焦光的最大入射角。最大入射角A=arctan[(0/2+f*tanl° )/f]，0为菲涅耳透镜的直径，f为菲涅耳透镜的焦距。现有菲涅耳透镜技术焦径比f/0在2左右，光线的聚焦效果好。故计算可知为符合全反射设计，底面夹角D不能低于80°，故棱镜高度与底面宽度比例大，一般为9:1。本实用新型二次光学棱镜I由于侧面有银反射镜，故不需要符合全反射设计，只需保证光线向下反射即可。因此底面夹角D可在72° — 80°之间选择，棱镜高度与底面宽度比例在5:1—7:1之间。这样棱镜体积减小，重量变轻，不容易出现掉落，同时成本降低。而且还可以对内部电路进行有效保护而无需再添加遮光板，棱镜底部与芯片的粘接面处也不会发生漏光，聚光能力强，光电转化率高，生产效率高。
【主权项】
1.聚光太阳能二次光学棱镜，包括棱镜(I)，其特征在于:所述棱镜(I)成圆锥台形，包括上下两个圆形端面和弧形侧面，上下端面同心；所述棱镜(I)的弧形侧面附着银(2)形成反射镜。2.根据权利要求1所述的聚光太阳能二次光学棱镜，其特征在于:所述棱镜(I)采用玻璃材质。3.根据权利要求1所述的聚光太阳能二次光学棱镜，其特征在于:所述银(2)通过涂覆或蒸镀技术附着在棱镜(I)侧面，形成银反射镜。
【专利摘要】本实用新型公开了一种聚光太阳能二次光学棱镜，属于太阳能发电技术领域，包括棱镜，所述棱镜的侧面附着银形成反射镜。本实用新型高度与底面宽度比小、重量轻，不容易出现掉落，成本低，并且可以对内部电路进行有效保护而无需再添加遮光板，棱镜底部与芯片的粘接面处不发生漏光，聚光能力强，光电转化率高，生产效率高。
【IPC分类】G02B7/18, H02S40/22, G02B5/04, G02B5/08
【公开号】CN204719257
【申请号】CN201520349795
【发明人】张宇超
【申请人】河北英沃泰电子科技有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月27日