[发明专利]具有卡塞格伦型光学器件的太阳能收集器/集中器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有卡塞格伦型光学器件的太阳能收集器/集中器，其中初级和次级反射器包括通过注射模制然后金属化获得的塑料基底，并且次级反射器由同样通过塑料材料注射模制获得的基座支撑。

背景技术

设有将通过相对大尺寸的收集器捕集的日光辐射集中到相对小尺寸的接收器中的太阳能收集器/集中器是众所周知的。在这类收集器/集中器中，收集器是初级凹面反射器，其被设置为将捕集到的日光辐射向着次级较小凸面反射器反射和集中，该次级较小凸面反射器位于初级反射器上方并设置为通过初级反射器中的中心开口将来自初级反射器的日光辐射反射和聚集到接收器。该收集器可以是用于热能开发的装置或将太阳能转换为电力的光伏电池。

卡塞格伦光学系统的有利之处在于它允许以小焦距实现高至1400/1或更大的收集区域和接收区域之间的高集中率，这允许获得相对小体积、高性能的太阳能收集器/集中器。不过，为了防止反射辐射扩散和性能损失，要求初级和次级反射器以严格配合公差进行制造和定位。为了补偿可能的元件定位误差，使用插入在次级反射器和收集器之间的辐射引导件是已知的。该辐射引导件通过使进入其中的辐射重新定向和均匀化而工作，以在该收集器上提供良好的能量分布。另一方面，辐射集中使收集器和其邻近区域内的温度明显上升，这迫使提供冷却装置。

国际专利申请WO 2006/030433公开了一种具有卡塞格伦型光学系统的收集器/集中器，其中初级反射器包括具有金属化层的结构塑料基底，该初级反射器由覆盖初级反射器的所述中心开口附近的小区域的基座支撑。该基座被配置为进一步支撑安装有光伏电池的板。同一基座限定出插入在初级反射器和光伏电池之间、具有内部反射壁的管状辐射引导件，以及包围该辐射引导件和一部分安装有光伏电池的板的腔室。所述腔室与冷却流体进口和出口连通。在一个实施例中，多个其初级反射器中具有方形平面图（平面布局）结构的收集器/反射器单元设成阵列，从而形成太阳能收集器/集中器模块。模块化收集器/反射器单元容纳在具有若干侧壁的外壳内，该侧壁连接到其上靠置收集器/反射器单元的初级反射器的基座的底壁和支撑次级反射器的封闭玻璃上。

所引用的国际专利申请WO 2006/030433中的收集器/集中器的缺陷在于，基座不能保证初级反射器的准确定位，因为它仅仅覆盖了小的中心区域，这可能是定向误差和能效损失的原因，尤其是当收集器/集中器单元在一个预制模块中组合在一起时。另一个缺陷是通过与冷却流体回路连通的腔室组成的冷却系统是复杂的，制造成本高并且需要定期维护。

利用结构塑料基底制造初级反射器的技术同样记载在US-A-5365920和US-A-5062899中。

US-A-2009101207描述了一种由透明材料制成的实心截头棱锥形辐射引导件，以将光从次级反射器引至光伏电池。

国际专利申请WO 2006130520描述了一种集中器，其中安装有光伏电池的板附接到用来从光伏电池向大气散热的基板。

被认为是最接近现有技术的国际专利申请WO 2009058603公开了一种太阳能收集器/集中器系统，包括提供大体平坦表面的透明面板；用于反射太阳辐射的初级凹面反射器，其第一周边具有大体方形平面图并且所述第一周边的至少一部分与所述大体平坦表面接触；用于反射来自初级反射器的太阳辐射的次级凸面反射器，其第二周边具有大体方形平面图并且所述第二周边的至少一部分与所述大体平坦表面接触；和定位为接受通过所述次级反射器反射的太阳辐射的反射器。初级反射器与透明面板直接接触的事实具有引入对系统造成潜在损害的机械负载的缺陷。初级反射器本身的重量或者与用作支撑件的其他部件的相互作用可能在透明面板上产生不期望的变形或者缩短使用期限，削弱集中器性能。

发明内容