本技术专利涉及一种聚光透镜，特别是一种光伏聚光透镜。
背景技术：
1、光伏发电作为一种绿色能源，近年来得到快速发展。其大规模应用能提供可观的绿色能源，同时还能够改善应用区域的生态环境。据预测，按照目前太阳能电池发电效率，中国荒漠地区1-2％的面积覆盖太阳能电池，就能够满足中国全国使用的电量。我们的发明专利“调节空气中二氧化碳浓度抑制温室效应的方法及其装置(cn101116410b)”，提供了一种在荒漠地区大规模应用光伏发电和风力发电，并且在荒漠地区种植绿色植物，吸收空气中co2，改善环境抑制全球变暖的方法和装置。目前在中国内蒙古和青海等地区的荒漠上建立了一些一定规模的光伏发电站，起得了良好效益。常用的光伏电池表面是平面结构，电池板表面n区前电极及其焊接区间隔分布。前电极栅线面积提高对光电子流入前电极形成有效光电流有利，并且能降低前电极的电阻，同时主栅线面积增大也有利于栅极内阻降低，有利于光电流的流通，降低功耗。因此，从产生光电流并将电流导出的角度来看，大的栅极线是有利的。但是栅极面积增加会遮挡太阳光，使这部分太阳光不能进入n区，入射到前电极栅线和主栅线上的太阳光对形成光电流没有贡献，导致太阳光有效利用率降低，降低了光伏发电效率。这两种需要相互矛盾，设计太阳能电池栅极结构需要综合考虑。如果能将栅极上的太阳光转移到n区表面，在设计栅结构时，就不需要考虑栅极面积导致的光损失，适当增加栅极面积，获得更合理的栅极布局，提高发电效率。同时，分析光电子产生运动到前电极的驱动力，可发现驱动力主要来源于两个：其一是前电极收集光电子后，在前电极于n区接触部位的光电子浓度低于周围地区，产生多子浓度差，产生扩散运动推动电子线前电极处移动，其二是前电极收集光电子后在前电极于n区接触处形成电位接近0v的区域，与n区pn结附近的光生伏特电场形成电位差，产生电场力驱动光电子流向前电极，由于前电极栅线的存在，该电场力在n区分布是非均匀的，电场力强部位光电子受到电场驱动力大，容易形成有效光电流，弱电场力部位产生的光电子移动到前电极的几率就较少，以振动/转动能级跃迁方式释放能量降低到价带变成非光电子，或者与周围价电子作用成为俄歇电子而变成价电子，成为无效光电子，对形成光电流不利。因此，n区对太阳光的光照强度要求是不同的，具有光照强度要求差异性，越接近前电极栅线，光电子越容易进入前电极形成光电流。因此接近前电极栅线的这部分区域光照强度增加会增加有效光电子密度，对提高光伏发电效率有利。合理的光照强度分布，有利于提高光伏发电效率。利用封装玻璃对入射太阳光光照强度在空间栅重新分配，在电池n区形成光照强度合理的光场，能够提高太阳光利用效率。目前常用的太阳能电池表面的光照强度几乎是相同的，不能满足电池各部分对光照强度要求的差异性，需要进一步优化。
2、目前对太阳能表面入射光进行调节的方法主要是聚光光伏(cpv)技术，利用透镜或反射镜等光学元件，将大面积的阳光通过聚光系统汇聚后的太阳光通过高转化效率的光伏电池直接转化为电能。公认有效的方法是采用菲涅尔凸镜将入射光聚焦到太阳能电池上，利用增强的光照强度获得更高的发电效率。虽然菲涅尔凸镜能将入射光聚焦，有效地提高光照效率，但是菲涅尔凸镜聚焦能力过强，聚焦后在太阳能电池板上形成焦点，焦点处的光电子密度最大，电位与周围部分有差别，在电池表面横向区会形成电位不同的点，两点之间会形成环流，降低电池发电效率。同时聚焦区温度升高，对热传导效率低的硅基太阳能电池不利。因此，这些方法通常用在热传导系数比较高的如gaas或铜铟镓硒薄膜太阳能电池上，不能用于硅基太阳能电池。赛普留斯公司利用这种方法使用低成本镜头把太阳光线聚焦到微型砷化镓电池上，聚光强度达1100倍，在这一层上，培育多结太阳能电池结构，然后，晶圆经加工后，使用转移印花工艺，从砷化镓基板中上取下电池，把它们转移到内插晶圆上，获得发光效率达41％的砷化镓光伏电池，这一结果得到美国能源部国家再生能源实验室确认了这一研究成果。这种方法形成的光场是平面的，用于对小面积的微型砷化镓电池使用，电池表面各部分的光照强度几乎相同的，没有满足电池各部分对光照强度要求的差异性，由于聚光提高了电池表面的温度，这种方法在导热性能较差的硅基太阳能电池使用效果不理想。发明专利“一种微型聚光太阳能电池及其制备方法与流程(cn201811631705.8)”提供了一种使用小凸透镜形成的聚光镜制造铜铟镓硒薄膜电池的方法，使用小凸透镜能够获得一定的聚光效果，但是没有考虑反射光，聚光效果需要进一步加强，这种方法形成的聚光光束照在一定面积的多个电池片上，并不能满足电池各部分对光照强度要求的差异性，也不能有效减少栅电极表面的光照强度。发明专利“光反射膜及光伏电池组件(cn201910404026.5)”发明了一种在太阳能电池表面等部位镀包含多反射面的反射膜来增强电池表面光照强度的方法，对电池发电效率获得了一定的增益。实用新型专利“一种光反射膜及光伏电池组件(cn201720512091.6)”提供了一种包含多棱镜组成的反射膜，利用多棱镜面之间的角度分布提高反射膜的光照角度容允度，提高了反射效率，是电池的发电效率获得了一定的增益。但是这些方法没有对入射到栅线上的太阳光有针对性地处理，不能将栅线上的太阳光转移到n区，不能有效减少栅电极表面的光照强度。获得的反射光的方向性较差，不能在电池表面形成合理光照强度分布的光场，不能满足电池各部分对光照强度要求的差异性，提高的发电效率有限。
3、发明专利“一种聚光光伏玻璃”(cn202210425505.7)发明出一种集成聚光封装玻璃，这种封装玻璃能够将入射太阳光强度合理分布，将栅线上的太阳光转移到n区，在太阳能电池表面形成光照强度合理分布的光场，满足电池各部分对光照强度要求的差异性，提高发电效率。本实用新型为该发明设计的系统特别设计了一种光伏聚光透镜。
技术实现思路
1、为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供了一种光伏聚光透镜，所述的光伏聚光透镜(2)的下表面(3)位于基体玻璃(1)上，聚光透镜(2)的上表面(5)与下表面(3)之间通过两个侧弧面(4)和两个端弧面(6)相连接。下表面(3)是长方形，上表面(5)是四个角为圆弧的类长方形，下表面(3)面积大于上表面(5)的面积。所述的两个相邻聚光透镜(2)的下表面(3)之间的无缝连接，上表面(5)与下表面(3)之间连接的两个侧弧面(4)构成两边为弧面的v型沟槽(7)，v型沟槽(7)的顶部宽度与其两边的弧面的高度和弧度有关，可以根据需要调节。所述的两个相邻聚光透镜(2)的两个端面底部也无缝连接，上表面(5)与下表面(3)之间连接的两个侧弧面(6)构成两边为弧面的v型沟槽(8)。这样做的有益效果有：
2、1.本聚光透镜能够实现对入射太阳光透射聚光。利用类似于菲涅尔透镜的弧面，这种聚光透镜能够将经过弧面的光向中间聚集，使透过透镜的光形成中间亮，形成两侧暗的暗明暗三部分。
3、2.实现聚光光场合理分配。利用聚光透镜两个侧面弧面分开的特点，将侧弧面曲率半径合理设计，使两个侧弧面的焦点连接成的焦线不重合，以侧弧面中间区为对称中心共轭对称，分布在中间面下垂的相应区的两旁，使透过中间垂直穿透的光形成亮区光束两边边线更亮的特殊光场分布，达到光场合理分布的目的。这种光场分布符合光伏电池需要：当太阳光透过聚光透镜后，经过透镜聚光，亮区覆盖光伏电池两个前栅线之间的n区，两个亮线照射到前电极两旁，两个侧弧面相邻的聚光透镜边部暗区相结合后，相结合的暗区跨越前栅极覆盖区，使太阳光不照射到前栅极上，提高太阳光利用效率；同时亮区边的亮线分布在前栅极两侧，亮线较强光照强度会使产生的光电子浓度增大，由于距离电极栅近，产生的较多的光电流会很快进入栅极形成电流。由于亮线与亮区相比光照强度提高有限且分成两条线，产生的光电子在扩散作用下会很快被前电极导走，不会在亮线照射的n区形成明显的局部高电位，不会在横线方向形成环流；同时提高的光照强度产生的少量热量会被热导率高的栅极传导，被动散热，不会明显提高电池局部温度。这样就能克服菲涅尔凸透镜聚光技术会在电池表面形成环流并且导致电池局部温度过高，对热导率低的电池材料如硅等光伏发电不利的缺点特别需要说明，聚焦获得的光场分布符合玻璃下方太阳能电池使用需要就可以，并不一定需要聚光曲面的焦点一定在光伏电池表面。
4、3.聚光透镜(2)两侧的两个弧面(4)和两端的两个端弧面(6)对于入射光来说使凸弧面，对入射光有聚焦作用，对于在透镜内传播的光来说使凹弧面，内部照射到凹弧面的光会被凹弧面聚焦反射，这种聚焦反射也能提高聚光透镜(2)的聚光能力。
5、4.聚光透镜(2)根据情况，既可以与玻璃基体(4)分开制作，也可以与玻璃基体(4)同材质一体化制作。分开制作有利于制作的便利性，并且方便多层结构透镜叠加，组成多层聚光复合结构，进一步提高结构效果。一体化制作使透镜和基体之间无缝连接，没有连接界面，能有效降低光损耗。