[实用新型]一种用于聚光光伏收集非直射太阳光的二次光学元件

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏发电的技术领域，尤其是指一种用于聚光光伏收集非直射太阳光的二次光学元件。

背景技术

为应对化石能源日益枯竭以及环境污染日益严重的严峻形势，太阳能因具有取之不尽、用之不竭、清洁无污染等优点而成为理想的替代能源，对其有效开发利用已成为实现能源可持续发展的关键。在太阳能的有效利用当中，太阳能发电技术是近年来发展最快、最具活力的研究领域之一。随着太阳能光伏技术的发展，第三代聚光光伏技术呈现更加广阔的应用前景。

通过采用廉价的聚光系统将太阳光会聚到面积很小的高性能多结砷化镓太阳能电池上，从而大幅度地降低系统的成本及昂贵的太阳能电池材料用量。聚光光伏模组的一般有反射式和透射式两种，本专利主要针对透射式模组应用，其主透镜一般为菲涅尔透镜，垂直入射的太阳光经透镜后会聚在太阳能电池上，而非直射光则不能在电池上聚焦。当前，有部分透射式聚光光伏模组带二次光学元件。不带二次光学元件的模组只能利用直射光，且聚焦光斑在太阳能电池上局部能量过于集中，接收角较小；带二次光学元件的模组中，其二次光学元件多数采用的形式为实心的一体式球冠加倒置的四棱锥，棱锥下端截去一部分，形成与太阳能电池面积基本相当的下底面，用特殊胶剂将下底面与电池粘接起来，再通过专用支架将该二次光学元件固定在电池基板上。此类结构的二次光学元件主要存在两个问题，一是其下底面和太阳能电池之间的粘接胶剂长时间使用后会老化，严重影响透光率，缩短模组使用寿命；二是其形状为一体式的球冠加四棱锥，结构复杂，加工难度较大，成本较高，尤其不适用于厚度在100mm以下的薄形模组。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单可靠、使用寿命长、加工难度小、成本低，且对厚、薄形模组结构均适用的用于聚光光伏收集非直射太阳光的二次光学元件。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种用于聚光光伏收集非直射太阳光的二次光学元件，所述二次光学元件为透光、中空、等壁厚的截锥体，其中，所述截锥体的上底面封顶，其下底面开口，其外侧壁面镀有能反射长波长光的薄膜，其内侧壁面镀有能反射短波长光、透射长波长光的薄膜；所述截锥体倒置固接在带太阳能电池的电池基板上，且所述太阳能电池位于该截锥体的下底面开口内，其形状大小与该截锥体的下底面开口相匹配。

所述截锥体的内、外侧壁面为直面或者曲面。

所述截锥体为圆锥体或四棱锥体。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、相比传统结构，本实用新型的使用寿命更长，且对目前聚光模组具有普遍适用性；

2、可收集利用非直射太阳光，同时还可匀化聚光光斑及增加接收角，从而有效提高光伏电池的光电转换效率；

3、本实用新型的结构简单、加工难度小、成本低，实施容易，适合于大批量工业生产，应用范围广，市场前景好。

附图说明

图1为本实用新型所述二次光学元件的整体剖视图。

图2为本实用新型所述二次光学元件的工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实施例所述的用于聚光光伏收集非直射太阳光的二次光学元件具体为透光、中空、等壁厚的截锥体1，其中，所述截锥体1可以为圆锥体或四棱锥体，其由高透光性玻璃或PMMA制造；所述截锥体1的上底面封顶，其下底面开口，其外侧壁面镀有能反射长波长光的薄膜，其内侧壁面镀有能反射短波长光、透射长波长光的薄膜；所述截锥体1倒置固接在带太阳能电池2的电池基板3上，且所述太阳能电池2位于该截锥体1的下底面开口内，其形状大小与该截锥体1的下底面开口相匹配。所述截锥体1的内、外侧壁面为直面或者曲面，具体情况根据实际需要而定。

下面结合附图2对本实施例上述的二次光学元件的工作原理进行具体说明：

如图2所示，太阳光包括短波长散射光Ⅰ4、短波长散射光Ⅱ5、长波长散射光Ⅰ6、长波长散射光Ⅱ7；工作时，太阳光从上底面入射，首先照射到内侧壁面上，此时其上所镀薄膜将短波长散射光Ⅰ4和短波长散射光Ⅱ5反射(或经过两次以上反射)到太阳能电池2上；而长波长散射光Ⅰ6和长波长散射光Ⅱ7则透过内侧壁面照射到外侧壁面上，此时外侧壁面上所镀薄膜将长波长散射光Ⅰ6和长波长散射光Ⅱ7反射(或经过两次以上反射)到太阳能电池2上，最终太阳能电池2将吸收的光能转换为电能。