专利名称：一种应用于太阳能电池聚光系统的光学结构的制作方法
技术领域：
本实用新型实用新型涉及一种应用于太阳能电池聚光系统的光学结构， 尤其涉及一种使多波长聚光区域限制于工作区域并调整区域大小使之均 匀的光学结构。
背景技术：
如图1所示， 一般聚光型太阳能系统的一次光学结构2，其设计主要以 菲涅尔透镜(Fresnel lens)或镜子来使得太阳光1能够收集到一定聚光区域3 内，但因为不同波长的光学特性不尽相同，因此当收集的波长范围大时，则 各波长间的聚光范围会因此有很大的不同。例如，短波长与长波长在相同塑 料材质间的折射率有很大差异，因此在未产生全反射的情况下，同一入射角 度在经过同一光学材质折射后，其短波长与长波长的出射角度将会有很大的 差异，因此在该光学材质后方若架设一观察面，可发觉其与观察面的作用面 会因长、短波长的不同有很大的差异。但当多波长聚光范围不同时，则太阳 能电池并不能有效利用，因为太阳能电池的光电转换效率和各波长的能量聚 集范围有重大关连性，假若各波长的聚光范围皆不同，则为了收集所有有效 波长的能量，太阳能电池所需要的面积势必要以造成最大范围的波长为考虑 的依据，然而在此范围内将会有许多的波长只能使用到部分的太阳能电池区 域，如此一来就不能充分的利用太阳能电池。
图2A显示了现有技术中设计完成后切割成正方形的一次光学结构的一 般设计，而图2B为图2A的局部放大图。对图2A所示的现有技术中的一次 光学结构进行试验，以光源波长546.1(nm)穿过该光学结构，可获得如图2C 所示的照度图；而以1300(nm)的波长穿过该光学结构，则可以获得图2D所 示的照度图，由图2C与图2D所示可知不同波长间所聚集的区域大小不同
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种改良的光学结构，使该光学结构能够将 光线多波长皆局限在某工作区域，并且使多波长之聚集范围大小趋近一致， 藉以在这个区域内所有波长皆能充分的让太阳能电池利用，且可增加均匀度 与照度，从而可大幅提升太阳能电池的使用效率。
本实用新型所提供的一种应用于太阳能电池聚光系统的光学结构，包 含有多个相同的光学工作区块，所述光学工作区块以其相同的位置做为基准 进行环形数组连结组合而构成完整的光学结构，所述光学工作区块，是将一 光学结构依多波长的打入范围较接近处为切割基准点切割而成。
本实用新型的有益效果是
聚光型太阳能系统需有一个一次光学去聚集太阳光线，但传统一次光学 的设计无法确实的将不同波长的光线准确的聚集在同一个范围内，现有的一 次光学结构，会依照不同波长而有不同的聚集区域大小，本实用新型的光学 结构，可就目前现有一般的一次光学结构在设计完成后简易加工实施，十分 具有经济性。
依已知的光学原理，当光线行进方向与太阳能电池之法线向量夹角越小 时，则各波长间打入太阳能电池之位置越接近；故根据此原理，本实用新型 将目前既有的一次光学部分依照需要做适当的切割，便可以使多波长的部分 区域边界能限制在一定范围内，当多个相同的一次光学部分所需的范围皆被 限制时，则可以达成多波长限制在工作范围内的目的。就另一方面来说，本 实用新型的特点在于可将光线局限在一定范围，使得光线能在相同范围内迭 加，在此合理的范围内可以增加太阳能电池的光电转换效率。增加工作区块 的均匀度，达成更好的太阳能电池光电转换效率，并可縮短一次光学到太阳 能电池间的工作距离。
图1为显示太阳光穿过一次光学结构的路径示意图。
图2A为显示现有技术中一次光学结构的镜片示意图。 图2B为图2A的局部放大图。
图2C为利用图2A的光学结构镜片，以546.1(nm)波长穿过而在聚光区
域的照度图。图2D为利用图2A的光学结构镜片，以1300(nm)波长穿过而在聚光区 域的照度图。
图3A为显示本实用新型实施例中在一次光学结构上的切割线位置的示 意图。
图3B为显示本实用新型实施例中以四片切割后的光学工作区块组成完 整的一次光学结构的镜片示意图。 图3C为图3B的局部放大图。
图3D为利用图3B的本实用新型光学结构镜片，以546.1(nm)波长穿过 而在聚光区域的照度图。
图3E为利用图3B的光学结构镜片，以1300(nm)波长穿过而在聚光区
域的照度图。
具体实施方式
以下配合附图说明对本实用新型的实施方式做更详细的说明，使熟悉本 领域的技术人员在研读本说明书后能据以实施。
本实用新型的特征，是将设计完成的一般一次光学结构，依多波长的打 入范围中较接近处为切割基准点，根据欲聚集区域形状的不同选定切割之角 度大小，该角度大小为360度除以形成聚集区域的多边形的边数N，而欲聚 集的区域大小则以距离基准点的距离来控制。并以此为本实用新型切割时的 尖角为圆心旋转做环形数组而使其角度恢复360度，亦即使用N-l片合并使 其成为整体光学工作区块，以此为本实用新型完成的设计。
如图3A所示的本实用新型实施例，是将一般的矩形太阳能一次光学结 构，以接近基准点的位置做为切割线4而切割出三角形的光学工作区块5， 再利用四片切割成相同的光学工作区块5，以其相词的尖角为圆心而环形数 组组成完整的矩形一次光学结构(如图3B与图3C所示)，相邻光学工作区块 5之间的界面可以任何适当的连接技术予以结合；当然，所述光学工作区块 5的数量并不予限制，可以依实际的需要而决定裁切的数量。图3D显示了 利用图3B所示的一次光学结构所做的试验照度图，以相同于图2C的试验条 件，以546.1(nm)的波长穿过本实用新型的一次光学结构，可获得较图2C更 集中且均匀的照度。图3E则以1300(nm)波长进行试验所获得的照度，亦较图2D所示更集中及均匀；整体而言，本实用新型的一次光学结构不仅聚集 的区域范围縮小，且光源投影到单位面积上的光通量增加很多，可以提升太 阳能电池的光电转换效率。
上述实施例仅为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应 以申请专利范围所述，而非仅限于上述实施例。
权利要求1. 一种应用于太阳能电池聚光系统的光学结构，其特征在于，包含有多个相同的光学工作区块，所述光学工作区块以其相同的位置做为基准进行环形数组连结组合而构成完整的光学结构，所述光学工作区块，是将一光学结构依多波长的打入范围较接近处为切割基准点切割而成。
专利摘要本实用新型公开了一种应用于太阳能电池聚光系统的光学结构，尤其是针对聚光型太阳能系统的一次光学部分做改良；其特征是将原始设计完成后的一次光学结构做适当的切割，并选取需要的光学工作区块，再将多个所述光学工作区块以相同的位置做为基准进行环形数组连结组合而构成完整的光学结构，通过此改良的光学结构得以增加工作区块的均匀度，达成更好的太阳能电池光电转换效率，并可缩短一次光学到太阳能电池间的工作距离。
文档编号H01L31/0232GK201256152SQ20082011462
公开日2009年6月10日 申请日期2008年5月6日 优先权日2008年5月6日
发明者简世奇 申请人:廖子龙