[发明专利]挠曲柱面反射式聚光镜制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚光镜的制造方法，尤其是一种线聚焦太阳能系统用挠曲柱面反射式聚光镜的制造方法，属于太阳能利用技术领域。

背景技术

能源是国民经济发展和人民生活水平提高的重要物质基础，随着经济的持续高速增长，化石能源的资源有限性和开发利用带来的环境问题越来越成为经济和社会的可持续发展的制约因素。加快可再生能源的开发利用是解决能源和环境问题的重要途径和措施。太阳能是清洁无污染且永不枯竭的能源，是发展最快的可再生能源之一，也是各国竞相发展的重点。

在光伏发电方面，常规的光伏发电系统由于电池组件价格居高不下，难以迅速推广和普及。根据光伏电池在一定条件下输出的电流与接受的光照强度成正相关的特性，为了进一步提高光伏发电装置的性能价格比，各国技术人员开始尝试通过跟踪聚光的方法，增加光伏电池所接受的太阳光照射强度，使得同样数量的半导体材料产生更多的电能，而增加的聚光跟踪装置的成本远远低于所节约的太阳能电池成本，相当于用普通的材料代替昂贵的半导体材料，从而大幅度降低光伏发电系统的成本。现有聚光光伏发电系统可按照聚光的形式分为两种：一种采用菲涅尔透镜折射聚光，制造成本较高，耐候性不好，易老化、磨损；另外一种是采用大型抛物面反射聚光，其优点是反射效率高，缺点是制造难度大，成本较高，反射镜容易破碎，机构整体防风性能差。不难发现，现有技术中因为聚光器的成本难以降低，整套系统的性价比提高不明显，使得聚光光伏发电系统的优势难以体现。到目前为止，仅有少量试验、示范性质的聚光光伏发电系统投入运行。

目前，曲面聚光镜一般是通过将高透光率的低铁玻璃依照高精度的模具热弯成型制造，通常是利用玻璃加热软化重力成形法弯曲获得所需要的曲面形式。由于模具本身精度要求高，价格昂贵，而且在使用过程中因磨损、长时间高温等因素需要经常更换，特别是制造过程中模具表面与玻璃表面在高温下进行接触，破坏了玻璃在浮法工艺中形成的光滑表面，从而需要后续复杂、高成本的抛光过程进行表面处理，因此造成曲面聚光镜造价较高。而聚光镜在槽式太阳能热发电系统和槽式聚光光伏发电系统的成本中占有较大比例，一般达到总成本的50％以上。如能提供一种易于制造的聚光镜，使得聚光镜的成本能够大幅度下降，则必将有力地推动太阳能发电产业的发展。中国专利CN1800745公开了一种曲面聚光镜，包括框架、安装于框架上的托架、两端定位于托架的玻璃反射镜，此外还包括曲率形成装置，曲率形成装置的一端与玻璃反射镜接触定位，另一端与框架或托架固连件接触定位，两端将玻璃反射镜约束变形，形成所需曲率。该发明摒弃了造价较高的模具热弯成型工艺，采用推拉机构将曲面反射镜制成所需曲面，加工工艺简化。但是其仍然以传统的抛物面、圆弧面或抛物面与圆弧面的组合为基础来约束玻璃反射镜，基本上只能微调使之产生弯曲变形，成为具有所需曲率和聚光效用的曲面聚光镜。该方法会造成玻璃内具有较大的应力，更加容易破碎，另外，其对玻璃表面的粗糙度要求依然很高，仍需要进行抛光处理后进行镀膜。美国专利US4238265公开了一种曲面聚光镜的制造方法，尽管其镀膜方式上有所改进，但其中的曲面玻璃选用的面型仍然是抛物面、圆弧面或抛物面与圆弧面的组合。

抛物面的聚光效果虽然为业内普遍认可，但抛物面为大变形，第一表面屈曲明显，给后续加工带来困难。同时，现有的热弯工艺生产大的聚光镜同一性差。再有，抛物面、圆弧面或抛物面与圆弧面等二次曲线的成型工艺复杂，需要采用昂贵且国产化尚未过关的超薄玻璃镜进行贴面，以及高精度抛光工艺。有鉴于此，申请人经多年研究发现，挠曲变形属于小变形，不会对构件的微观表面起伏产生很大的影响。申请人对比较容易成型的挠曲柱面进行了研究，纯自重条件下的挠曲面生成方式比抛物面、圆弧面简单，但其聚光效果不好。于是，申请人提出了改进挠曲面聚光效果的若干措施，研发了一种简便易行的形成挠曲柱面聚光镜的工艺方法，不仅容易得到具有挠曲面面型的聚光镜，而且能够简化制镜工艺，省却了费工费时的抛光工序，直接在得到的挠曲面玻璃上进行镀膜制成挠曲柱面聚光镜，由此可使聚光镜的制造成本大幅度下降，若能广泛采用，必将有力地推动太阳能发电产业的发展。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有曲面聚光镜制作中存在的精度要求高、工艺复杂、造价高等不足之处，提出一种线聚焦太阳能系统用反射式聚光镜的制造方法，从而提高聚光效果、简化加工工艺、降低制造成本。

根据本发明，提供一种线聚焦太阳能系统用挠曲柱面反射式聚光镜的制造方法，包括如下步骤：原片选择、支座设置、热弯和退火、玻璃裁切、表面粗糙度检测、光路检测与聚类、施加微调集中线荷载。