[发明专利]集光元件及集光模块

说明书

技术领域

本发明是关于一种光学元件与光学模块，特别是关于一种集光元件与集光模块。

背景技术

近年来，随着地球资源的耗损与科技的发达，再生能源的研究与发展纷纷受到重视。其中，由于太阳光取之不竭用之不尽，使得世界各国纷纷投入大量资金进行太阳能发电的发展。

在太阳能电池系统中，以固定角度接受太阳光照射最为普遍。但由于太阳光入射于太阳能电池系统的角度会随着时间与设置地点的经纬度而有所变动，而固定型太阳能电池系统无法随着太阳的方向改变架体面对太阳的方向，使得太阳能电池系统吸收太阳光的照射量降低，进而使得发电量降低。

因此，为了提升太阳能电池系统吸收太阳光的照射量，相关从业人员提出利用追踪模块结合太阳能电池模块的追日型太阳能电池系统。其中，追踪模块主要包括光传感器及机电伺服机构，传感器用以感测太阳的位置变化，以通过机电伺服机构调整太阳能电池系统面向太阳，进而提升太阳能模块接收太阳光的辐射量。需注意的是，传感器的架设角度需精确地平行太阳能电池系统的垂直角度。此外，传感器直接曝露于外在环境，易受干扰与损坏，为避免传感器无法感测出正确的太阳位置，需要定时进行维护和保养，导致太阳能电池系统的使用成本大幅提高。此外，追日型太阳能电池系统的整体体积较大，造成装设上的不便。

发明内容

依据本发明所揭露的集光元件的一实施例，集光元件包括至少一出光面以及彼此相对的一第一表面与一第二表面。第一表面具有多个微结构，以接收光线。出光面邻接第一表面与第二表面，且与第一表面或第二表面夹一第一夹角，以导出微结构所接收的光线，其中该第一夹角为θ，且10°≤θ≤35°或85°≤θ≤90°。

依据本发明所揭露的集光模块的一实施例，集光模块包括一集光元件与至少一能量转换材料。集光元件包括至少一出光面以及彼此相对的一第一表面与一第二表面。第一表面具有多个微结构，以接收光线。出光面邻接第一表面与第二表面，且与第一表面或第二表面夹一第一夹角，以导出微结构所接收的光线，其中该第一夹角为θ，且10°≤θ≤35°或85°≤θ≤90°。能量转换材料配置于集光元件，用以将入射的光线转换成一电能。

以上关于本发明的内容说明及以下的实施方式的说明用以示范及解释本发明的精神及原理，并且提供本发明的权利要求更进一步的解释。

附图说明

图1A为依据本发明所揭露的第一实施例的集光模块的立体结构示意图。

图1B为依据本发明所揭露的第一实施例的集光模块的俯视结构示意图。

图2A为依据图1A的集光模块的一实施例的剖面结构示意图。

图2B为依据图1A的集光模块的一实施例的剖面结构示意图。

图3A为依据图1A的集光模块的一实施例的俯视结构示意图。

图3B至图3G图3G分别为图3A的微结构的排列结构的俯视放大图。

图4为不同入射方向的光线于具有90度第一夹角的图2A的集光模块的集光效率曲线图。

图5A为水平入射角为0度的光线于迎光面与法线之间的第二夹角为0度、5度与40度且背光面与法线之间的第三夹角为80度的图2A的集光模块的集光效率曲线图。

图5B为水平入射角为90度的光线于迎光面与法线之间的第二夹角为0度、5度与40度且背光面与法线之间的第三夹角为80度的图2A的集光模块的集光效率曲线图。

图6A为水平入射角为0度的光线于背光面与法线之间的第三夹角为70度、80度与89度且迎光面与法线之间的第二夹角为5度的图2A的集光模块的集光效率曲线图。

图6B为水平入射角为90度的光线于背光面与法线之间的第三夹角为70度、80度与89度且迎光面与法线之间的第二夹角为5度的图2A的集光模块的集光效率曲线图。

图7为出光面与第一表面具有不同第一夹角的图2A的单维的集光模块的集光效率曲线图。

图8A为依据图1A的集光模块的一实施例的剖面结构示意图。

图8B为依据图1A的集光模块的一实施例的剖面结构示意图。

图8C为依据图1A的集光模块的一实施例的剖面结构示意图。

图8D为依据图1A的集光模块的一实施例的剖面结构示意图。

图9为不同入射方向的光线于图8A、图8B与图8D中具有85度第一夹角的单维的集光模块的集光效率曲线图。

图10A为水平入射角为0度时，微结构于图8D的集光模块的第一表面上不同的面积分布比例的集光效率曲线图。