專利名稱：太陽光聚光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種聚光裝置，特別是太陽能電池用的聚光裝置。
背景技術(shù)：
目前太陽能應(yīng)用隨著全球能源危機加劇和環(huán)保意識提高而得到越來越廣泛 的青睞，而太陽能發(fā)電的發(fā)展瓶頸在于太陽光跟蹤聚光系統(tǒng)的構(gòu)造復(fù)雜、價格 昂貴，能否經(jīng)濟高效利用太陽能的關(guān)鍵在于太陽聚光和跟蹤水平的優(yōu)劣。世界 各國都將提高太陽能發(fā)電效率，降低太陽能發(fā)電成本，作為科學(xué)研究以及產(chǎn)業(yè)
化的前沿工作。根據(jù)中國廣播網(wǎng)2007年10月7日的報道，在內(nèi)蒙古鄂爾多斯
建成的全國最大規(guī)模的太陽能光伏示范電站所使用的是由中國科技大學(xué)陳應(yīng)天
教授發(fā)明的光漏斗聚光發(fā)電裝置，總裝機容量達205KW。該裝置實現(xiàn)了普通光
伏硅電池的4倍聚光發(fā)電，然而該裝置卻由于跟蹤裝置的問題依然增加了不少成本。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型要解決的問題是提供一種太陽光聚光裝置，要解決的技術(shù)問題 是獲得實現(xiàn)較高倍數(shù)均勻的聚光。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用了如下技術(shù)方案 一種太陽光聚光 裝置，包括太陽能電池板組件和支架，所述太陽能電池板組件由楔型體組件串 接排列組成，所述楔型體組件由折射率大于空氣或真空折射率的楔型折射體和 楔型光密體相鄰設(shè)置組成，聚光面為楔型光密體的短邊，當(dāng)楔型折射體折射率
為nl，禊型光密體折射率為n2時，楔型折射體兩長邊的夾角a2和楔型光密體兩長邊的夾角a 3與入射光可聚光入射角a 1 呈
<formula>formula see original document page 5</formula>的關(guān)系。
本實用新型所述楔型折射體的頂角大于90度，所述楔型折射體的長邊與楔 型光密體的長邊長度相等且均勻間距相鄰設(shè)置。
本實用新型所述楔型光密體為直角邊楔型體，長邊為光線入射邊，短直角 邊為聚光邊，長直角邊采用鏡面結(jié)構(gòu)。
本實用新型所述楔型光密體由硅電池片短直角邊與楔形透明玻璃粘接后和 鍍鏡不銹鋼板長直角邊組成。
本實用新型所述楔型體組件安裝在不銹鋼角鋼邊框上，所述不銹鋼角鋼邊 框下方活動連接有角度調(diào)節(jié)桿，所述角度調(diào)節(jié)桿的另一端連接在支架上。
本實用新型所述楔型折射體和楔型光密體由兩塊折射率為1.5的玻璃楔型 體構(gòu)成。
一種太陽光聚光裝置，包括太陽能電池板組件和支架，所述太陽能電池板 組件由楔型體組件組成，所述楔型體組件為楔型光密體，其折射率大于空氣或 真空折射率，所述楔型光密體兩長邊均為透明邊，在入射角a 1與楔形夾角a 3 呈以下關(guān)系時<formula>formula see original document page 5</formula>入射光在透射到 背光透明長邊時將全反射，最終到達底邊為短邊的聚光邊，產(chǎn)生聚光。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用楔型體組件串接排列組成，得到較高倍 數(shù)的均勻聚光，光路明確，結(jié)構(gòu)合理，大大降低了產(chǎn)品成本，且能取得聚光比 超過4.倍的均勻聚光效應(yīng)，并大大提高聚光效率，能有效提高太陽能發(fā)電的效

圖1為本實用新型太陽光聚光裝置的光路示意圖。
圖2-1為本實用新型太陽光聚光裝置的實施例的主視圖。
圖2-la為圖2-1中的局部結(jié)構(gòu)I的放大示意圖。
圖2-2為圖2-1的左視圖。
圖2-3為圖2-l的俯視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。
如圖1所示，本實用新型太陽光聚光裝置采用由楔型體組件構(gòu)成的太陽能 電池板，楔型體組件由折射率為nl并大于空氣或真空折射率的楔型折射體和折 射率為xi2的楔型光密體相鄰設(shè)置組成。假定楔型體組件為兩塊折射率為1.5的 玻璃楔型體，其中下面一塊的QL面為鏡面，楔型體中間兩條長邊長度相等且均 勻間隔很小距離，當(dāng)入射光JI以入射角al=36°入射時光線經(jīng)J一I一G—F—0 C-直至多次全反射到達底邊BQ的光路圖，經(jīng)C， 0， F點分別作垂直于BL的 直線CP， 0E， FM，經(jīng)F點作FN垂直于RK，經(jīng)0點作0D垂直于QL。 設(shè)ZBRL:::90。 ， ZRKA=a2=10。 ， ZBLQ=a3=4.5° 根據(jù)折射公式有sinal-l. 5sinZGIH
則ZGIH二arcsin(sina1/1. 5) "23. 07。 玻璃全反射角為arcsinal/L 5^41. 81° ' 間隔均勻 .'.IG〃F0 '.'FN丄RK .'.FN〃IH 二Z0FN:ZGIH^23.07。 ','FN丄RK， FM丄AK .'. ZNFM=a2=10° VDO為光線F0， 0C的法線...ZC0D=ZD0F 'D0.」...QL， E0丄BL .'. ZD0E=a3=4. 5°'/CP〃丄BL， 0E丄BL， FM丄BL Z.CP〃0E〃FM 人ZPCO-ZC0E=ZC0D+ZD0E
=ZD0F+4.5°
=ZD0E+ZE0F+4. 5a
二4. 5° +Z0FM+4. 5°
=9° +Z0FN+ZNFM
"9。 +23. 07° +10°
"42. 07° 〉全反射角41. 81° 用以上相同方法推算可知ZGIH+a2二全反射角41.81。即ZGIH31.8r時， 光線工G在AK面產(chǎn)生全反射，此時入射角al二arcs化(l. 5*sinaZGIH) "52.25 °因入射角越大，折射角也越大。所以當(dāng)太陽光入射角大于36°小于52.25° 時，所有折射光經(jīng)背鏡反射再次到達BL表面時都將進行全反射，并最終到達BQ 面，實現(xiàn)了聚光。
當(dāng)入射角為36。時按以上作圖法聚光比為RKcos36。 /BQ "9. 5倍。 同理當(dāng)楔型體組件無楔形折射體，僅有禊型光密體聚光，并且楔型體組件 兩長邊均為透明時，在入射角al與楔形夾角a3呈以下關(guān)系時，al》 arcsir"n2*sin [arcsin (l/n2) - a 3] }，入射光在透射到背光透明長邊時將全 反射，最終到達底邊(即短邊)的聚光邊，產(chǎn)生聚光。
如圖2-1、 2-la、 2-2和2-3所示，本實用新型太陽光聚光裝置的實施例由太 陽能電池板組件5和支架6組成，所述太陽能電池板組件5由楔型體組件串接 排列組成，其排列總長小于受光面總長便于陽光斜照時均勻受光。所述楔型體 組件由折射率為nl并大于空氣或真空折射率的楔型折射體10和折射率為n2的 楔型光密體相鄰設(shè)置組成，聚光面為楔型光密體的短邊，當(dāng)楔型折射體折射率為nl，楔型光密體折射率為n2時，楔型折射體兩長邊的夾角a 2和楔型光密體 兩長邊的夾角a3 與入射光可聚光入射角al 呈 arcsin (nl氺sin {arcsin (n2/nl氺sin [arcsin (l/n2) _2 a 3] _ a 2}}}《ct 1《 arcsin{n2*sin [arcsin(l/n2) - a 2] }的關(guān)系。所述楔型折射體10的頂角大于 90度，所述楔型折射體10的長邊與楔型光密體的長邊均勻間距相鄰設(shè)置。所述 楔型光密體由硅電池片短直角邊14、鍍鏡不銹鋼板長直角邊12和楔形透明玻璃 13組成，所述硅電池片短直角邊14與楔形透明玻璃13通過EVA (乙烯聚醋酸 乙烯脂)膠11粘接。所述楔型體組件安裝在不銹鋼角鋼邊框15上，所述不銹 鋼角鋼邊框15下方活動連接有角度調(diào)節(jié)桿7，所述角度調(diào)節(jié)桿7的另一端連接 在支架6上，角度調(diào)節(jié)桿7可以調(diào)節(jié)太陽能電池板組件5的傾斜角，以獲取最 佳的太陽光入射角。
本實用新型比傳統(tǒng)的平板光伏系統(tǒng)大大節(jié)省了投資、增加了發(fā)電量，并使 光伏發(fā)電成本有效降低。如果大規(guī)模應(yīng)用，在陽光一類地區(qū)還將有進一步的降 價空間。具有受天氣影響小、超強的野外適應(yīng)能力，可以抗臺風(fēng)、抗沙塵暴、 抗冰雹、抗雨雪的顯著特點。而且本實用新型在設(shè)計上更便于維護和更換，在 使用上根除了平板式光伏電池組件所面對的熱島效應(yīng)，其推廣和使用不單在降 低太陽能利用成本上有經(jīng)濟效益，在節(jié)能減排、減少環(huán)境污染方面的意義也很 重大。據(jù)計算，在正常情況下，1片傳統(tǒng)的光伏電池在其壽命期間產(chǎn)生出來的電 量只有制造這片光伏電池所消耗的電量的3 4倍，而本實用新型能將這個比例 提高到至少10倍以上，是一種能夠大批量生產(chǎn)且成本低、穩(wěn)定性高的新型光伏 發(fā)電系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.一種太陽光聚光裝置，包括太陽能電池板組件和支架，其特征在于所述太陽能電池板組件由楔型體組件串接排列組成，所述楔型體組件由折射率大于空氣或真空折射率的楔型折射體和楔型光密體相鄰設(shè)置組成，聚光面為楔型光密體的短邊，當(dāng)楔型折射體折射率為n1，楔型光密體折射率為n2時，楔型折射體兩長邊的夾角α2和楔型光密體兩長邊的夾角α3與入射光可聚光入射角α1呈arcsin{n1*sin{arcsin{n2/n1*sin[arcsin(1/n2)-2α3]-α2}}}≤α1≤arcsin{n2*sin[arcsin(1/n2)-α2]}的關(guān)系。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光聚光裝置，其特征在于所述楔型折射體的頂 角大于90度，所述楔型折射體的長邊與楔型光密體的長邊長度相等且均勻 間距相鄰設(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽光聚光裝置，其特征在于所述楔型光密體為直 角邊楔型體，長邊為光線入射邊，短直角邊為聚光邊，長直角邊采用鏡面結(jié) 構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽光聚光裝置，其特征在于所述楔型光密體由硅 電池片短直角邊與楔形透明玻璃粘接后和鍍鏡不銹鋼板長直角邊組成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽光聚光裝置，其特征在于所述楔型折射體和楔 型光密體采用折射率為1.5的玻璃材料結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的太陽光聚光裝置，其特征在于所述 楔型體組件安裝在不銹鋼角鋼邊框上，所述不銹鋼角鋼邊框下方活動連接有 角度調(diào)節(jié)桿，所述角度調(diào)節(jié)桿的另一端連接在支架上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽光聚光裝置，其特征在于所述楔型折射體和楔型光密體由兩塊折射率為1.5的玻璃楔型體構(gòu)成。 8. —種太陽光聚光裝置，包括太陽能電池板組件和支架，其特征在于所述太 陽能電池板組件由楔型體組件組成，所述楔型體組件為楔型光密體，其折射 率大于空氣或真空折射率，所述楔型光密體兩長邊均為透明邊，在入射角a L與楔形夾角a 3呈以下關(guān)系時，a l》arcsin{n2*sin [arcsin(l/n2) - a 3] }，入射光在透射到背光透明長邊時將全反射，最終到達底邊為短邊的聚 光邊，產(chǎn)生聚光。
專利摘要本實用新型公開了一種太陽光聚光裝置，要解決的技術(shù)問題是獲得太陽光均勻的聚光，本實用新型的太陽光聚光裝置，包括太陽能電池板組件和支架，所述太陽能電池板組件由楔型體組件串接排列組成，所述楔型體組件由折射率大于空氣或真空折射率的楔型折射體和楔型光密體相鄰設(shè)置組成，聚光面為楔型光密體的短邊，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用楔型體組件串接排列組成，得到較高倍數(shù)的均勻聚光，光路明確，結(jié)構(gòu)合理，大大降低了產(chǎn)品成本，且能取得聚光比超過4倍的均勻聚光效應(yīng)，并大大提高聚光效率，能有效提高太陽能發(fā)電的效率。
文檔編號H02N6/00GK201222709SQ200820095610
公開日2009年4月15日 申請日期2008年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月14日
發(fā)明者雷小兵 申請人:雷小兵