[发明专利]太阳能聚光组件及碟式太阳能聚光系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能聚光系统，具体为一种太阳能聚光组件及碟式太阳能聚光系统。

背景技术

现有的碟式太阳能聚光系统通常包括用于汇聚太阳光的碟式聚光镜、接收太阳能并转换为电能的光伏发电芯片(又称太阳能电池、太阳能芯片或光伏电池)、用于追踪太阳位置的定日跟踪系统、以及保证光伏发电芯片正常工作的散热冷却系统；且碟式聚光镜的结构一般为旋转抛物面，而常规的光伏发电芯片为矩形，由于许多碟式聚光镜投影都采用圆形，为了避免矩形光伏发电芯片的边缘和夹角处光斑分布不均匀，从而光伏发电芯片也需切割成圆形，光伏发电芯片放置于焦平面附近。现有的碟式太阳能聚光系统存在如下缺陷：①采用圆形抛物面聚光镜，其形成的光斑能流密度分布梯度为正态分布，光斑也是圆形，对应矩形的光伏发电芯片会产生不均匀光斑，若将入光口改为矩形，则对入光口的材料要求较高，增加系统成本；②采用矩形抛物面聚光镜，产生的光斑虽然为矩形，但仍然存在光斑不均匀现象，尤其是在矩形光伏发电芯片的边缘和夹角处更为明显，这样会导致光伏发电芯片产生光斑效应，大幅降低发电效率，另外由于光伏发电芯片制造工艺技术的提高，芯片尺寸逐渐加大，功率提高，进而要求碟式聚光镜的聚光口径也随之加大，从而也造成了光斑均匀度的降低；③采用矩形抛物面聚光镜，拼接用的镜片单元较多，使用模具数量较多，增加成本，光学误差大。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种太阳能聚光组件及碟式太阳能聚光系统。

本发明的技术手段如下：

一种太阳能聚光组件，所述聚光组件包括：

用于将入射太阳光反射并将反射光汇聚至焦点的第一旋转抛物面聚光镜；

顶点与所述第一旋转抛物面聚光镜的焦平面相距预设距离的第二旋转抛物面聚光镜；所述第一旋转抛物面聚光镜的焦点与第二旋转抛物面聚光镜的第一焦点重合；并使得在第一旋转抛物面聚光镜的焦点处聚焦的光线在焦点后扩散，扩散的光线透过第二旋转抛物面聚光镜形成平行出射光；

接收所述平行出射光并实现光电转换的光伏发电芯片；所述光伏发电芯片为矩形结构，且所述光伏发电芯片的中心线与主光轴在同一直线上；

进一步地，所述光伏发电芯片为方形结构；

进一步地，所述第二旋转抛物面聚光镜对应的抛物线方程为y＝x^2/4/f₂，当时，所述预设距离等于f₂，其中：f₂为所述第二旋转抛物面聚光镜的第一焦距、b为所述光伏发电芯片的边长。

一种碟式太阳能聚光系统，包括支撑架和定日跟踪系统，所述聚光系统还包括：

多个上述任一项所述的太阳能聚光组件；

进一步地，多个第一旋转抛物面聚光镜拼接成碟式聚光镜；所述碟式聚光镜的抛物面方程根据第一旋转抛物面聚光镜的焦距f₁、太阳光入射至第一旋转抛物面聚光镜的入射边缘角和光伏发电芯片的边长得出。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的太阳能聚光组件及碟式太阳能聚光系统，本发明提供的太阳能聚光组件及碟式太阳能聚光系统，碟式聚光镜的投影形状、光伏发电芯片的形状、以及在光伏发电芯片上所形成的光斑形状之间为线性比例关系，光斑能流密度分布均匀度高，极大程度地减少了光伏发电芯片的光斑效应，提高了发电效率，同时降低了散热冷却系统的设计难度，光伏发电芯片的形状更规则，降低了光伏发电芯片的切割和加工成本，集成多个太阳能聚光组件共用同一定日跟踪系统，节省定日跟踪成本，提高跟踪精度。

附图说明

图1、图2、图3是本发明所述太阳能聚光组件的结构示意图；

图4是本发明所述碟式太阳能聚光系统的结构示意图；

图5是本发明太阳能聚光组件的光线追迹图；

图6-a是现有技术中的太阳能聚光组件的光斑能量密度分布图；

图6-b是本发明太阳能聚光组件的光斑能量密度分布图。

图中：1、第一旋转抛物面聚光镜，2、第二旋转抛物面聚光镜，3、光伏发电芯片，4、主光轴，5、支撑架。

具体实施方式