[发明专利]一种均匀会聚菲涅尔透镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种菲涅尔透镜，具体涉及一种均匀会聚菲涅尔透镜。

背景技术

传统能源濒临枯竭，能源问题日益突出，太阳能以其储量丰富、分布广泛、绿色无污染的独特优势备受瞩目。在太阳能应用领域，光伏发电技术具有良好的发展前景。

聚光光伏是第三代光伏系统，以相对廉价的聚光器部分替代昂贵的太阳能电池，提高了系统转化效率，降低了系统成本。聚光光伏系统优势明显，但也存在一些问题需要解决，如用传统菲涅尔透镜进行聚光，电池表面聚光分布不均，导致电池内部串联电阻损耗增大，电池转化效率下降，高倍聚光产生的局部热点会损伤电池，影响电池寿命；而引入二次聚光装置改善聚光分布，不仅增加系统成本，而且使系统组装调试变得复杂，不利于实际应用。

发明内容

本发明为解决使用传统菲涅尔透镜进行聚光，电池表面聚光分布不均，导致电池内部串联电阻损耗增大，电池转化效率下降，影响电池寿命的问题，进而提出一种均匀会聚菲涅尔透镜。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括镜体和透明体，镜体是由四个大小和形状相同的正方形分镜体拼接成的正方形镜体，透明体的下表面与镜体的上表面固接成一体，每个正方形分镜体下表面上靠近镜体下表面中心的一角设有三棱锥状凸起，每个正方形分镜体下表面上并排平行设有多排横截面为三角形的条状凸起，每个正方形分镜体下表面上的三棱锥状凸起与其它三个正方形分镜体上的三棱锥状凸起拼接成金字塔状凸起，每个正方形分镜体上的每个条状凸起与其它三个正方形分镜体上相对应位置的条状凸起形成四框体。

本发明的有益效果是：本发明采用离轴非旋转对称结构，利用单一透镜实现对太阳光的均匀会聚，极大的改善了太阳电池表面光强分布均匀性，提高了转化效率，并且使电池免受聚光分布不均导致的损伤，延长了电池使用寿命；本发明可通过调整其各条状凸起横截面三角形的第一倾角来改变均匀光斑的输出位置，并且可根据太阳电池的尺寸设定透镜各分镜体圆心位置，获得与太阳电池尺寸完全匹配的均匀光斑，提高能量利用率，灵活可控；本发明采用与传统透镜相似的环带结构，沿袭了其体积小、重量轻、可阵列化、易于批量化生产、成本低的优势，可直接替代聚光光伏模组中的传统透镜，而不影响系统的安装调试，可以广泛应用。

附图说明

图1是本发明的俯视图，图2是图1中A-A向剖视图，图3是本发明聚焦三维示意图，图4是本发明在对角线处横截面聚焦示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种均匀会聚菲涅尔透镜包括镜体1和透明体2，镜体1是由四个大小和形状相同的正方形分镜体3拼接成的正方形镜体1，透明体2的下表面与镜体1的上表面固接成一体，每个正方形分镜体3下表面上靠近镜体1下表面中心的一角设有三棱锥状凸起3-1，每个正方形分镜体3下表面上并排平行设有多排横截面为三角形的条状凸起3-2，每个正方形分镜体3下表面上的三棱锥状凸起3-1与其它三个正方形分镜体3上的三棱锥状凸起3-1拼接成金字塔状凸起，每个正方形分镜体3上的每个条状凸起3-2与其它三个正方形分镜体3上相对应位置的条状凸起3-2形成四框体。

本实施方式中每个正方形分镜体3上的三棱锥状凸起3-1和多个条状凸起3-2具有同一圆心。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种均匀会聚菲涅尔透镜的透明体2是大小和形状均与正方形镜体1相同的正方形透明平板。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种均匀会聚菲涅尔透镜的每个正方形分镜体3上的多排条状凸起3-2的高度由外向内依次递减。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种均匀会聚菲涅尔透镜的每个条状凸起3-2的第一倾角α小于90°，每个框状凸起3-2的第二倾角β不大于90°。本实施方式中可通过调整其各条状凸起3-2横截面三角形的第一倾角α来改变均匀光斑的输出位置。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

工作原理

结合图3和图4说明本发明的工作原理：

平行光束入射到透明体2的上表面，四个正方形分镜体3内的光强分布均匀，入射光束经镜体1下表面上每个正方形分镜体3上的三棱锥状凸起3-1和多个条状凸起3-2折射后，产生相互独立的四束光线，四束光线分别与透明体2的下表面垂直且通过四个正方形分镜体3上四个圆心的四个聚焦轴聚焦，四束光线在传输过程中存在相互重叠区域，当四束光线传输到某一特定位置时，四束光线完全重叠形成一个正方形光斑，此正方形光斑内光强分布均匀。