[发明专利]高效太阳能光伏电池聚光装置

说明书

技术领域

本发明涉及光电镜头装置，特别是一种高效太阳能光伏电池聚光装置，它适用于带有精密太阳跟踪器且需要增强聚光效能的各种太阳能光伏电池装置，特别适用于采用砷化镓等受光面积小的太阳能光伏电池装置。

背景技术

为了增强太阳能光伏电池收集太阳光的效能，目前国内外采用的方法大致是通过塑料压铸的菲涅耳透镜或用多面反射体进行聚光。这些办法取得了一定的效果。但是制作菲涅耳透镜的加工技术难度较大，需投资的成本较高，特别是受光面积越大，其加工难度更大(主要是压铸模具的制作和塑料加工过程)，同时它是由质软的塑料材料制成，在较差的环境条件下较难防护，一般寿命较短，不利于大面积推广。多面反射体聚光制作较容易，但它能增强的聚光效能比较有限。

发明内容

为了解决现有技术所存在的上述问题，本发明提供了一种高效太阳能光伏电池聚光装置，它不仅可显著增强太阳能光伏电池的太阳光聚光倍率，而且结构简单。

本发明技术方案是这样构成的，一种高效太阳能光伏电池聚光装置，其特征在于：它包括一个以上的聚光单元，每个聚光单元均包括主反射镜、副反射镜、太阳能光伏电池装置、用来支撑副反射镜的副反射镜支撑定位装置以及用来支撑太阳能光伏电池装置的太阳能光伏电池架；所述副反射镜为凸面镜，主反射镜为口径大于副反射镜的凹面镜，副反射镜和主反射镜沿光轴方向一前一后设置组成卡塞格伦型望远聚光组合系统；太阳能光伏电池装置的受光面位于副反射镜后侧的光轴上且正对副反射镜。

为了进一步简化装配工艺，本发明上述技术方案中，所述副反射镜支撑定位装置由粘贴于副反射镜前侧的透明光学玻璃板构成。利用透明光学玻璃板对副反射镜进行固定，不仅可避免遮挡光线，而且装配工艺简单易操作，此外还能起到防尘的作用。当然，在具体实施时，所述副反射镜支撑定位装置也可由其它各种便于支撑定位副反射镜的支架构成。

为了进一步提高本发明所述的高效太阳能光伏电池聚光装置的太阳能聚光效果，本发明上述技术方案的进一步改进在于：所述聚光单元的数量为多个，各个聚光单元的光轴相互平行，且多个聚光单元的副反射镜粘贴于同一块透明光学玻璃板后侧的不同位置。由于采用同一块透明光学玻璃板对各个聚光单元的副反射镜进行固定，因此可避开较复杂的固定用机械件加工，从而既降低生产成本，又简化装配工艺。

本发明上述技术方案的基本原理说明如下：参见图3所示，由太阳发出的光束(可视为无穷远发出的平行光)，入射到口径为Φ_主的主反射镜(大反射镜)。经主反射镜反射后，再会聚到主反射镜的焦面前，被口径为Φ_副的副反射镜(小反射镜)反射到卡塞格伦型望远聚光组合系统的后焦面上。由于在焦点上的热量非常高，而目前生产的太阳能光伏电池装置，无论哪一种都无法承受，因此太阳能光伏电池装置的合适位置，应根据它的大小(设为Φ_C)和耐热性能放在焦面前或后。在太阳能光伏电池装置的受光面增强的太阳光聚光倍率可近似定为：

针对不同类型的太阳能光伏电池装置，本发明提供了以下两种优选技术方案：

(一)优选方案一：

所述主反射镜的镜面优选为对称型的抛物面或二次曲面或球面，所述副反射镜的镜面优选为对称型的抛物面或二次曲面或球面；所述卡塞格伦型望远聚光组合系统的焦平面位于主反射镜的后侧，主反射镜的中心开设有透光孔，太阳能光伏电池装置的受光面位于透光孔的后侧且位于卡塞格伦型望远聚光组合系统的焦平面所在位置或所在位置的附近，太阳能光伏电池装置由受光面积小、转换效率高且耐热性能好的太阳能光伏电池单体构成。

所述主反射镜和副反射镜的镜面最好分别为对称型的抛物面；所述太阳能光伏电池单体为砷化镓太阳能光伏电池装置；所述太阳能光伏电池架上设有散热装置。在极强的太阳光直射的情况下，在太阳能光伏电池装置的受光面的热度仍偏高，会使太阳能光伏电池装置的光电转换效率变低，因此仍需要在太阳能光伏电池架后增设散热装置。

为了更有效地把稍偏光轴的光束聚焦到太阳能光伏电池装置的受光面上，所述主反射镜的透光孔内安装有漏斗型内反射导光体，且漏斗型内反射导光体沿光轴方向由前至后口径逐渐减小。这样一方面可使进入太阳能光伏电池装置的受光面的光束匀化，另一方面还可以降低太阳跟踪器对太阳跟踪精度的要求。

所述漏斗型内反射导光体与光轴相垂直的截面可呈圆形或方形。

为了进一步降低阳光照射到太阳能光伏电池装置上的热量，所述漏斗型内反射导光体内设有镀有红外截止膜的隔热滤色片。所述隔热滤色片能透过可见和近红外光但截止远红外光。