太陽能集中器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶有由透明材料制成的實心主體的太陽能集中器(1)，所述實心主體包括光入射面(2)和毛坯模制的光出射面(3)，其中，所述實心主體在所述光入射面(2)和所述光出射面(3)之間包括承載框架(61)以及特別是向著所述光出射面(3)的方向變細的光導部分(4)，所述光導部分有利地在所述光入射面(2)和所述光出射面(3)之間通過光導部分表面(5)限制，其中，所述承載框架(61)包括具有外部分面(66)和至少一個內部分面(65)的、面對所述光出射面(3)的面(63)，并且其中，所述外部分面特別是借助于臺階(64)相對于所述內部分面(65)在所述光出射面(3)的方向上錯位和/或在所述光出射面(3)的方向上超過所述內部分面(66)伸出。
【專利說明】太陽能集中器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種由透明材料制成的太陽能集中器，其中，該太陽能集中器包括光入射面、光出射面和布置在光入射面和光出射面之間的、特別是向著光出射面的方向變細的光導部分，該光導部分在光入射面和光出射面之間通過光導部分表面限制。
【背景技術】
[0002]文獻PCT/EP2010/005755公開了一種帶有由透明材料制成的實心主體的太陽能集中器，該實心主體包括光入射面和光出射面，其中，實心主體在光入射面和光出射面之間包括向著光出射面的方向變細的光導部分，該光導部分在光入射面和光出射面之間通過光導部分表面限制，并且其中，該光導部分表面以連續(xù)的一階導數過渡到光出射面中。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目標是，降低用于制造太陽能集中器或二級太陽能集中器的成本。為此，特別是在制造時優(yōu)質件份額的增大是值得期望的。
[0004]上述目標通過帶有由透明材料制成的實心主體的太陽能集中器實現(xiàn)，該實心主體包括光入射面和毛還模制(blankgepresst)的光出射面,其中，實心主體在光入射面和光出射面之間包括承載框架以及特別是向著光出射面的方向變細的光導部分，該光導部分有利地在光入射面和光出射面之間通過光導部分表面限制，并且其中，承載框架包括面對光出射面的具有臺階的面，從而承載框架的面對光出射面的面的外部分在光出射面的方向上相對于承載框架的面對光出射面的面的內部分錯位和/或在光出射面的方向上超過面對光出射面的承載框架面的內部分伸出。
[0005]此外，上述目標通過帶有由透明材料制成的實心主體的太陽能集中器實現(xiàn)，該實心主體包括光入射面和毛坯模制的光出射面，其中，實心主體在光入射面和光出射面之間包括承載框架以及特別是向著光出射面的方向變細的光導部分，該光導部分有利地在光入射面和光出射面之間通過光導部分表面限制，其中，承載框架包括面對光出射面的具有外部分面和至少一個內部分面的面，并且其中，所述外部分面特別是借助于臺階相對于內部分面在光出射面的方向上錯位和/或在光出射面的方向上超過內部分面伸出。
[0006]在本發(fā)明的思想中，透明材料特別是玻璃。在本發(fā)明的思想中，透明材料特別是硅酸鹽玻璃。在本發(fā)明的思想中，透明材料特別是例如在文獻PCT/EP2008/010136中描述的玻璃。在本發(fā)明的思想中，玻璃特別是包括:
[0007]0.2 至 2 重量 ％ 的 Al2O3,
[0008]0.1 至 I 重量％ 的 LiO2,
[0009]0.3、特別是 0.4 至 1.5 重量％ 的 Sb2O3,
[0010]特別是2至4重量％的BaO，
[0011]60 至 75 重量％的 SiO2,
[0012]3 至 12 重量 ％的 Na2O,[0013]3至12重量％的K2O，以及
[0014]3 至 12 重量 ％的0&0。
[0015]在本發(fā)明的思想中的光導部分表面特別是相對于太陽能集中器的光軸傾斜至少3°。太陽能集中器的光軸特別是光出射面的法線。光導部分表面可被涂覆。
[0016]在本發(fā)明的思想中，毛坯模制特別是應理解為將光學作用的表面壓制成，使得可省去、確切地說省去或不設置隨后對該光學作用的表面的輪廓的再加工。由此特別是規(guī)定，在毛坯模制之后不再研磨光出射面。
[0017]在本發(fā)明的思想中，承載框架特別是也可為凸緣。在本發(fā)明的思想中的承載框架特別地可完全地或部分地設計成環(huán)繞的。
[0018]在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，臺階特別地基本上平行于太陽能集中器的光軸伸延。
[0019]在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，承載框架的面對光出射面的面的外部分相對于承載框架的面對光出射面的面的內部分在光出射面的方向上錯位不大于0.3_。特別是不大于0.1mm。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，承載框架的面對光出射面的面的外部分在光出射面的方向上伸出超過承載框架的面對光出射面的面的內部分不大于0.3mm、特別是不大于0.1mm。
[0020]在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，所述外部分面相對于所述內部分面在光出射面的方向上錯位不大于0.3mm、特別是不大于0.1mm。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，外部分面在光出射面的方向上伸出超過內部分面不大于0.3_、特別是不大于0.1mm0在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，臺階的高度不大于0.3mm、有利地不大于0.1mm。
[0021]在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，外部分面相對于太陽能集中器的光軸徑向或垂直地延伸不小于0.5mm、特別是不小于1mm、有利地不小于1.5mm。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，外部分面相對于太陽能集中器的光軸徑向或垂直地延伸不超過2.5_。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，外部分面為環(huán)形面。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，該環(huán)形面的厚度(=在圖5中的B)不小于0.5mm、特別是不小于1mm、有利地不小于1.5mm。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，該環(huán)形面的厚度(=在圖5中的B)不大于2.5mm。
[0022]在本發(fā)明的有利的設計方案中，光導部分表面以連續(xù)的一階導數過渡到光出射面中。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，光導部分表面以彎曲部過渡到光出射面中，其(彎曲部的)彎曲半徑不大于0.25mm、特別是不大于0.15mm、有利地不大于0.1mm。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，彎曲半徑大于0.04mm。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，從光導部分表面到光出射面中的特別是彎曲的過渡部被毛坯模制。
[0023]在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，光入射面被毛坯模制。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，光入射面為凸形的或平的。光入射面可非球形地或球形地成型。
[0024]在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，光出射面是凸形的(彎曲的)。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，凸形的光出射面以大于30_的彎曲半徑彎曲。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，凸形的光出射面彎曲成，其與理想平面或光出射平面的(最大)輪廓偏差小于ΙΟΟμπι。在本發(fā)明的思想中，理想平面特別是為穿過從光導部分表面到光出射面中的過渡部的平面。在本發(fā)明的思想中，光出射平面特別是為穿過從光導部分表面到光出射面中的過渡部的平面。在本發(fā)明的思想中，光出射平面特別是與穿過光導部分表面到光出射面中的過渡部的平面平行的、穿過光出射面的(彎曲部的)頂點的平面。在本發(fā)明的思想中的光出射平面特別是垂直于變細的光導部分的、穿過光出射面的(彎曲部的)頂點的平面。在本發(fā)明的思想中的光出射平面特別是垂直于太陽能集中器的光軸的、通過光出射面的(彎曲部的)頂點的平面。在本發(fā)明的另一設計方案中，凸形的光出射面彎曲成，其與理想平面或光出射平面的(最大)輪廓偏差大于I μ ΠΚ特別是大于40 μ m。在本發(fā)明的另一設計方案中，光出射面是平的。平的光出射面可具有特別是與收縮相關的與理想平面的特別是凹形的輪廓偏差，其例如可直至20 μ m或甚至直至40 μ m。
[0025]在本發(fā)明的有利的設計方案中，承載框架包括特別是完全毛坯模制的外邊緣。在本發(fā)明的思想中的外邊緣特別是太陽能集中器的距離太陽能集中器的光軸最遠的部分。在本發(fā)明的思想中的外邊緣特別是太陽能集中器的徑向上具有最大延伸的部分。特別是規(guī)定，承載框架至少部分地在垂直于太陽能集中器的光軸的方向上超過光導部分伸出，或者承載框架至少部分地相對于太陽能集中器的光軸徑向地超過光導部分伸出。
[0026]在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，太陽能集中器的所有表面都被毛坯模制。
[0027]在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，光導部分表面包括至少一個刻槽部。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，光導部分表面包括至少兩個分離的刻槽部。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，光導部分表面包括至少四個分離的刻槽部。
[0028]在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，所述一個或多個刻槽部布置在光導部分表面的面對光入射面的半部分中。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，所述一個或多個刻槽部僅僅布置在光導部分表面的面對光入射面的半部分中。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，所述一個或多個刻槽部(特別是僅僅)布置在光導部分表面的面對光入射面的三分之一中。
[0029]在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，所述一個或多個刻槽部向光導部分表面的方向擴大。
[0030]在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，所述刻槽部通入太陽能集中器的承載框架中。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，光導部分表面或其橫截面在刻槽部的區(qū)域中或在其邊緣處具有轉折點。
[0031]在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，所述一個或多個刻槽部具有連續(xù)的凹形地彎曲的橫截面。
[0032]在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，光導部分借助于凹形地彎曲的(被毛坯模制的)過渡區(qū)域過渡到承載框架中。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，光導部分表面借助于一個/所述凹形地彎曲的(被毛坯模制的)過渡區(qū)域過渡到承載框架中。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，實心主體在光導部分和承載框架之間包括凹形地彎曲的(被毛坯模制的)過渡區(qū)域。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，所述凹形地彎曲的(被毛坯模制的)過渡區(qū)域以至少0.3_、特別是至少0.5_、特別是至少1_的彎曲半徑彎曲。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，凹形地彎曲的(被毛坯模制的)過渡區(qū)域以光導部分在太陽能集中器的光軸方向上的長度的最高20%的彎曲半徑、特別是最大2mm的彎曲半徑彎曲。
[0033]本發(fā)明還涉及一種太陽能模塊，其具有上述由透明材料制成的太陽能集中器，其中，太陽能集中器通過其光出射面與光電元件相連接和/或面對光電元件。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，太陽能模塊包括冷卻體，所述光電元件布置在該冷卻體上。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，在冷卻體上布置有用于太陽能集中器的支架。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，太陽能模塊包括用于太陽能集中器的支架。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，所述支架將太陽能集中器固定在太陽能集中器的承載框架處。在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，太陽能模塊具有用于使太陽光向著太陽能集中器光入射面取向的透鏡(初級太陽能集中器)。
[0034]本發(fā)明還涉及一種用于產生電能的方法，其中，太陽光特別是借助于初級太陽能集中器耦合到上述太陽能模塊的太陽能集中器的光入射面中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]從以下對實施例的描述中得到其它優(yōu)點和細節(jié)。其中:
[0036]圖1示出了根據本發(fā)明的太陽能集中器的實施例，
[0037]圖2以局部圖示出了根據圖1的太陽能集中器，
[0038]圖3以俯視圖示出了根據圖1的太陽能集中器，
[0039]圖4以相應于在圖3中的截面線A-A的截面圖示出了根據圖1的太陽能集中器，
[0040]圖5示出了圖4的局部，
[0041]圖6以從下方的視圖示出了根據圖1的太陽能集中器，以及
[0042]圖7示出了帶有根據圖1的太陽能集中器的太陽能模塊的實施例。
【具體實施方式】
[0043]圖1以橫截面圖示出了用于根據本發(fā)明的太陽能集中器I的實施例。該太陽能集中器I包括光入射面2和毛坯模制的光出射面3以及布置在光入射面2和光出射面3之間的向著光出射面3的方向變細的光導部分4。附圖標記5表不限制在光入射面2和光出射面3之間的光導部分4的光導部分表面。在此，光導部分表面5 (如在圖2中詳細示出的那樣)通過彎曲部8過渡到光出射面3中，其彎曲半徑約為0.1_。在有利的設計方案中，凸形的光出射面3具有大于30mm的彎曲半徑彎曲或者彎曲成其與理想平面或光出射平面30的輪廓偏差31的最大值小于100 μ m。
[0044]圖3以俯視圖示出了太陽能集中器I并且圖4以相應于在圖3中的截面線A-A的截面圖示出了太陽能集中器。圖6以從下方的視圖示出了太陽能集中器I。該太陽能集中器I在太陽能集中器I的上部分中具有多個光導部分表面5的刻槽部91。在此，這些刻槽部延伸到承載框架6。光導部分表面5或其橫截面曲線在刻槽部91的區(qū)域中具有轉折點92。
[0045]在光入射面2和光導部分表面5之間，太陽能集中器I具有帶有毛坯模制的外邊緣61的承載框架6。圖5示出了圖4中的承載框架6的放大的局部。該承載框架6包括面對光出射面3的帶有外部分面66和內部分面65的面63。外部分面66借助于高度H最大為0.3mm的臺階64相對于內部分面65在光出射面3的方向上錯位，確切地說基于高度H最大為0.3mm的臺階64在光出射面3的方向上超過內部分面65伸出。外部分面相對于太陽能集中器的光軸100徑向或垂直地在0.5mm至2.5mm之間延伸(長度B或徑向長度B)。
[0046]圖7示出了帶有根據本發(fā)明的太陽能集中器I的太陽能模塊40的實施例。該太陽能模塊40包括冷卻體41，在該冷卻體41上布置有光電元件42和用于太陽能集中器I的支架44。光出射面3借助于粘合劑層43與光電元件42相連接。該太陽能模塊40此外包括設計成菲涅爾透鏡的初級太陽能集中器45以使得太陽光50向著布置或設計或設置成二級太陽能集中器的太陽能集中器I的光入射面2取向。通過光入射面2被引入太陽能集中器I中的太陽光通過太陽能集中器I的光出射面3射出并且射到光電元件42上。
【權利要求】
1.一種帶有由透明材料制成的實心主體的太陽能集中器(1)，所述實心主體包括光入射面(2)和毛坯模制的光出射面(3)，其中，所述實心主體在所述光入射面(2)和所述光出射面⑶之間包括承載框架(61)，以及特別是向著所述光出射面(3)的方向變細的光導部分(4)，所述光導部分(4)有利地由光導部分表面(5)限制在所述光入射面(2)和所述光出射面(3)之間，并且其中，所述承載框架(61)包括面(63)，該面(63)面對所述承載框架(61)的光出射面(3)并且具有臺階(64)，從而承載框架(61)的面對所述光出射面(3)的面(63)的外部分在所述光出射面(3)的方向上，相對于承載框架(61)的面對所述光出射面(3)的面(63)的內部分和/或所述承載框架(61)錯位，和/或所述外部分在所述光出射面(3)的方向上超過承載框架(61)的面對所述光出射面(3)的面(63)的所述內部分或內部分伸出。
2.一種帶有由透明材料制成的實心主體的太陽能集中器(I)，所述實心主體包括光入射面(2)和毛坯模制的光出射面(3)，其中，所述實心主體在所述光入射面(2)和所述光出射面⑶之間包括承載框架(61)，以及特別是向著所述光出射面(3)的方向變細的光導部分(4)，所述光導部分(4)有利地由光導部分表面(5)限制在所述光入射面(2)和所述光出射面(3)之間，其中，所述承載框架(61)包括面(63)，該面(63)面對所述光出射面(3)并且具有外部分面(66)和至少一個內部分面(65)，并且其中，所述外部分面特別是借助于臺階(64)相對于所述內部分面(65)在所述光出射面(3)的方向上錯位，和/或在所述光出射面(3)的方向上超過所述內部分面(65)伸出。
3.根據權利要求1或2所述的太陽能集中器(I)，其特征在于，所述臺階(64)的高度總共不超過0.3mm。
4.根據權利要求1、2或3所述的太陽能集中器(I)，其特征在于，所述光導部分表面(5)包括至少一個刻槽部(91)。
5.根據上述權利要求中任一項所述的太陽能集中器(I)，其特征在于，所述光導部分表面(5)包括至少兩個分離的刻槽部(91)。
6.根據權利要求4至5所述的太陽能集中器(I)，其特征在于，所述一個刻槽部(91)或多個刻槽部(91)布置在所述光導部分表面(5)的面對所述光入射面(2)的半部分中。
7.根據權利要求4至6中任一項所述的太陽能集中器(I)，其特征在于，所述一個刻槽部(91)或多個刻槽部(91)僅僅布置在所述光導部分表面(5)的面對所述光入射面(2)的半部分中。
8.根據權利要求4至7中任一項所述的太陽能集中器(I)，其特征在于，所述一個刻槽部(91)或多個刻槽部(91)布置在所述光導部分表面(5)的面對所述光入射面(2)的三分之一中。
9.一種太陽能模塊，其特征在于，根據上述權利要求中任一項所述的太陽能集中器(I)通過其光出射面(3)與光電元件相連接和/或面對光電元件。
10.一種用于產生電能的方法，其特征在于，使太陽光入射到根據權利要求9所述的太陽能模塊的太陽能集中器(I)的光入射面(2)中。
【文檔編號】H02S30/10GK103999355SQ201280061234
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年12月5日 優(yōu)先權日:2012年3月13日
【發(fā)明者】W·溫特澤爾, 拉爾斯·阿諾德, 哈根·戈德曼 申請人:博士光學歐洲股份公司