用于聚光光伏組件的菲涅爾聚光鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏發(fā)電，尤其涉及一種用于聚光光伏組件的菲涅爾聚光鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]聚光光伏發(fā)電技術(shù)，是利用聚光光學(xué)系統(tǒng)將大面積的太陽(yáng)能聚集在很小一片太陽(yáng)電池上進(jìn)行發(fā)電，從而減少電池的使用量，降低成本。為了改善電池面上的光照均勻性，同時(shí)增大聚光系統(tǒng)的容差角，降低對(duì)跟蹤精度的要求，提高系統(tǒng)可靠性，通常，菲涅爾透鏡被作為聚光光伏組件的聚光鏡。
[0003]目前，聚光組件中的聚光光學(xué)系統(tǒng)，常由一次及二次聚光元件組成，其中一次聚光鏡通常為菲涅爾聚光鏡，二次鏡通常為棱臺(tái)型二次聚光鏡。常規(guī)菲涅爾透鏡為點(diǎn)聚焦的聚光鏡。菲涅爾透鏡通過(guò)硅膠層小齒的折射，將太陽(yáng)光進(jìn)行收集，匯聚至二次鏡入射面，光線通過(guò)二次鏡最終到達(dá)接收器。在跟蹤良好的情況下，常規(guī)菲涅爾透鏡將光線匯聚至焦點(diǎn)處，進(jìn)入二次鏡后，光線能夠順利到達(dá)接收面。在一定跟蹤偏差情況下，將會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題:
[0004]第一，根據(jù)折射原理，從常規(guī)菲涅爾透鏡入射的光線，將會(huì)向跟蹤偏差的方向偏折，導(dǎo)致部分光線從二次鏡入射面邊緣的位置入射，從而使得光線在二次鏡內(nèi)部傳播時(shí)打破全反射條件而出射，帶來(lái)光學(xué)效率的降低；
[0005]第二，根據(jù)折射原理，經(jīng)常規(guī)菲涅爾透鏡入射的光線，偏折角將會(huì)有一定的增大，較大偏折角的光線進(jìn)入二次鏡后，更容易打破全反射條件，從二次鏡側(cè)壁出射，帶來(lái)光學(xué)效率的損失；
[0006]如上所述，目前使用常規(guī)點(diǎn)聚焦的菲涅爾透鏡作為聚光一次鏡的聚光光伏系統(tǒng)，在一定跟蹤偏差情況下，將有明顯的光學(xué)效率降低，系統(tǒng)容差較小，在系統(tǒng)可靠性方面存在不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的，就是為了解決上述問(wèn)題，提供一種新型的用于聚光光伏組件的菲涅爾聚光鏡。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:一種用于聚光光伏組件的菲涅爾聚光鏡，包括鋼化玻璃基底和覆蓋在鋼化玻璃基底上的齒形硅膠層，所述齒形硅膠層的中心部分具有常規(guī)圓弧形透鏡結(jié)構(gòu)，外圍部分依次設(shè)有多個(gè)同心齒形環(huán)；中心部分的常規(guī)圓弧形透鏡將入射的平行光匯聚至焦面的中心形成點(diǎn)光斑，外圍部分的多個(gè)同心齒形環(huán)將入射的平行光折射至焦面的外圍形成一圈環(huán)狀光斑，成為多重聚焦的菲涅爾聚光鏡。
[0009]所述多個(gè)同心齒形環(huán)的徑向距離相等，高度由內(nèi)至外依次變高，斜面的傾斜角度由內(nèi)至外依次變大，多個(gè)同心齒形環(huán)將入射的平行光折射至焦面的外圍形成一圈連續(xù)的環(huán)狀光斑。
[0010]本發(fā)明用于聚光光伏組件的菲涅爾聚光鏡，將傳統(tǒng)的點(diǎn)聚焦型菲涅爾透鏡進(jìn)行改進(jìn)，采用多重聚焦的思想，使得菲涅爾透鏡在平行光入射下，中間部分與外圍部分的光線分別匯聚于不同點(diǎn)，在原焦面上形成中心點(diǎn)光斑及外圍環(huán)狀光斑。不僅使得在一定跟蹤偏差情況下，光線到達(dá)二次鏡入射面時(shí)的位置發(fā)生調(diào)整，同時(shí)也使得光線在入射二次鏡時(shí)的偏折角有所減小，兩者均使得光線在二次鏡內(nèi)部傳播時(shí)，更容易滿足全反射條件，從而使得在一定跟蹤偏差情況下，光學(xué)效率的損失得到降低，聚光系統(tǒng)容差角得到增大，系統(tǒng)整體性能得到提升。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為用于聚光光伏組件的菲涅爾聚光鏡的截面結(jié)構(gòu)及光學(xué)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明用于聚光光伏組件的菲涅爾聚光鏡，包括鋼化玻璃基底I和覆蓋在鋼化玻璃基底上的齒形硅膠層2，該齒形硅膠層的中心部分具有常規(guī)圓弧形透鏡結(jié)構(gòu)，夕卜圍部分依次設(shè)有多個(gè)同心齒形環(huán)；中心部分的常規(guī)圓弧形透鏡將入射的平行光匯聚至焦面的中心形成點(diǎn)光斑，外圍部分的多個(gè)同心齒形環(huán)將入射的平行光折射至焦面的外圍形成一圈環(huán)狀光斑，成為多重聚焦的菲涅爾聚光鏡。
[0013]上述多個(gè)同心齒形環(huán)的徑向距離相等，高度由內(nèi)至外依次變高，斜面的傾斜角度由內(nèi)至外依次變大，多個(gè)同心齒形環(huán)將入射的平行光折射至焦面的外圍形成一圈連續(xù)的環(huán)狀光斑。
[0014]本發(fā)明用于聚光光伏組件的菲涅爾聚光鏡結(jié)合光線在聚光二次鏡內(nèi)部的傳播特點(diǎn)，采用多重聚焦的設(shè)計(jì)思想，將常規(guī)點(diǎn)聚焦菲涅爾透鏡改進(jìn)成多重聚焦的菲涅爾透鏡，使得在一定跟蹤偏差情況下，光線在二次鏡內(nèi)部傳播時(shí)更易滿足全反射條件，光學(xué)效率的損失得到降低，從而增大了聚光系統(tǒng)的容差角，提高了系統(tǒng)的整體性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于聚光光伏組件的菲涅爾聚光鏡，其特征在于:包括鋼化玻璃基底和覆蓋在鋼化玻璃基底上的齒形硅膠層，所述齒形硅膠層的中心部分具有常規(guī)圓弧形透鏡結(jié)構(gòu)，夕卜圍部分依次設(shè)有多個(gè)同心齒形環(huán)；中心部分的常規(guī)圓弧形透鏡將入射的平行光匯聚至焦面的中心形成點(diǎn)光斑，外圍部分的多個(gè)同心齒形環(huán)將入射的平行光折射至焦面的外圍形成一圈環(huán)狀光斑，成為多重聚焦的菲涅爾聚光鏡。
2.如權(quán)利要求1所述的用于聚光光伏組件的菲涅爾聚光鏡，其特征在于:所述多個(gè)同心齒形環(huán)的徑向距離相等，高度由內(nèi)至外依次變高，斜面的傾斜角度由內(nèi)至外依次變大，多個(gè)同心齒形環(huán)將入射的平行光折射至焦面的外圍形成一圈連續(xù)的環(huán)狀光斑。
【專(zhuān)利摘要】一種用于聚光光伏組件的菲涅爾聚光鏡，包括鋼化玻璃基底和覆蓋在鋼化玻璃基底上的齒形硅膠層，齒形硅膠層的中心部分具有常規(guī)圓弧形透鏡結(jié)構(gòu)，外圍部分依次設(shè)有多個(gè)同心齒形環(huán)。本發(fā)明在傳統(tǒng)菲涅爾聚光鏡點(diǎn)聚焦的基礎(chǔ)上，對(duì)菲涅爾聚光鏡做多重聚焦的設(shè)計(jì)，使得光線進(jìn)入后續(xù)的棱臺(tái)型二次鏡時(shí)入射角有所減小，并且入射位置在徑向方向有一定調(diào)整，從而使得在一定聚光跟蹤偏差情況下，光線在棱臺(tái)型二次鏡內(nèi)部傳播時(shí)更易保持全反射條件，增加整個(gè)聚光光學(xué)系統(tǒng)的容差角，提高了系統(tǒng)的整體性能。
【IPC分類(lèi)】G02B3-08, H01L31-052
【公開(kāi)號(hào)】CN104656168
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310589835
【發(fā)明人】高俊, 袁愛(ài)誼
【申請(qǐng)人】上海太陽(yáng)能工程技術(shù)研究中心有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2013年11月20日