聚光太陽(yáng)能二次光學(xué)棱鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，通用的透射式聚光太陽(yáng)能模組均采用二次聚光方式將太陽(yáng)光聚集在接收器芯片上。聚光太陽(yáng)能電池芯片首先焊接在電路基板上，然后將二次光學(xué)棱鏡的下端面與芯片表面對(duì)接在一起，然后在對(duì)接處點(diǎn)上一圈光學(xué)膠，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，待光學(xué)膠固化后即可將棱鏡與芯片固定連接。
[0003]光路路徑為，首先太陽(yáng)光通過(guò)菲涅耳透鏡進(jìn)行一次聚光，然后經(jīng)過(guò)二次光學(xué)棱鏡的二次聚光到達(dá)接收器芯片表面。其中二次聚光的二次光學(xué)棱鏡是依據(jù)光折射和不同介質(zhì)中光的全反射原理設(shè)計(jì)而成，使太陽(yáng)光能夠均勻、準(zhǔn)確地照射在接收器芯片上。棱鏡外形一般采用棱錐型，由于要符合全反射設(shè)計(jì)，故一般棱鏡高度與底面寬度比例大(一般為9:1)，整個(gè)二次光學(xué)棱鏡光路如圖2所不，棱鏡高度H=tanD*(a_b)/2。傳統(tǒng)的二次光學(xué)棱鏡由于要符合全反射設(shè)計(jì)，底面夾角D彡[arcsin (nl/n2) +arcsin (nlsinA/n2) + π ]/3，其中nl為空氣折射率，n2為棱鏡玻璃材質(zhì)BK7或BK9的折射率，A為菲涅耳透鏡聚焦光的最大入射角，最大入射角A=arctan[ (0/2+f*tanl° )/f]，0為菲涅耳透鏡的直徑，f為菲涅耳透鏡的焦距。現(xiàn)有菲涅耳透鏡技術(shù)焦徑比f(wàn)/0在2左右，光線的聚焦效果好。故計(jì)算可知為符合全反射設(shè)計(jì)，底面夾角D不能低于80°，故棱鏡高度與底面寬度比例大，一般為9:1，從而導(dǎo)致棱鏡粘接強(qiáng)度不足，在接收器跟蹤太陽(yáng)時(shí)容易掉落；并且需要增加遮光板對(duì)棱鏡內(nèi)部的電路進(jìn)行保護(hù)；同時(shí)在棱鏡與芯片的粘接面處，光學(xué)膠會(huì)延展到側(cè)面導(dǎo)致漏光，影響效率。
[0004]因此，如何提供一種高度與底面寬度比小、重量輕，成本低，對(duì)內(nèi)部電路進(jìn)行有效保護(hù)無(wú)需再添加遮光板，底部不發(fā)生漏光，聚光能力強(qiáng)，光電轉(zhuǎn)化率高，生產(chǎn)效率高的聚光太陽(yáng)能二次光學(xué)棱鏡，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題，是提供一種聚光太陽(yáng)能二次光學(xué)棱鏡，其高度與底面寬度比小(在5:1—7:1之間)、重量輕，不容易出現(xiàn)掉落，成本低，并且可以對(duì)內(nèi)部電路進(jìn)行有效保護(hù)而無(wú)需再添加遮光板，棱鏡底部與芯片的粘接面處不發(fā)生漏光，聚光能力強(qiáng)，光電轉(zhuǎn)化率高，生產(chǎn)效率高。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:聚光太陽(yáng)能二次光學(xué)棱鏡，包括棱鏡，其特征在于:所述棱鏡的側(cè)面附著銀形成反射鏡。
[0007]作為優(yōu)選，所述棱鏡成圓錐臺(tái)形，包括上下兩個(gè)圓形端面和弧形側(cè)面，上下端面同心。
[0008]作為優(yōu)選，所述棱鏡采用玻璃材質(zhì)。
[0009]作為優(yōu)選，所述銀通過(guò)涂覆或蒸鍍技術(shù)附著在棱鏡側(cè)面，形成銀反射鏡。
[0010]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:現(xiàn)有技術(shù)中透射式聚光太陽(yáng)能模組中采用的二次聚光的二次光學(xué)棱鏡外形一般采用棱錐型，棱鏡高度與底面寬度比例大，一般為9:1，從而導(dǎo)致棱鏡粘接強(qiáng)度不足，容易出現(xiàn)掉落；需要另外增設(shè)遮光板對(duì)內(nèi)部電路進(jìn)行保護(hù)；同時(shí)在棱鏡與芯片的粘接面處，光學(xué)膠會(huì)延展到側(cè)面導(dǎo)致漏光，影響效率。本方案通過(guò)在棱鏡的側(cè)面附著銀形成反射鏡，使得棱鏡底面夾角D可在72° — 80°之間選擇，從而棱鏡高度與底面寬度比可控制在5:1—7:1之間，重量輕，不容易出現(xiàn)掉落，成本低，并且可以對(duì)內(nèi)部電路進(jìn)行有效保護(hù)而無(wú)需再添加遮光板，棱鏡底部與芯片的粘接面處不發(fā)生漏光，聚光能力強(qiáng)，光電轉(zhuǎn)化率高，生產(chǎn)效率高。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型光路示意圖；
[0013]圖3為本實(shí)用新型與普通棱鏡的對(duì)比示意圖；
[0014]圖4為本實(shí)用新型的使用狀態(tài)示意圖；
[0015]各圖號(hào)名稱(chēng)為:1 一棱鏡；2—銀；3—基板；4一芯片；5—光學(xué)月父。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖及一個(gè)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0017]如圖1至圖4所示，本實(shí)用新型包括棱鏡1，所述棱鏡I的側(cè)面附著銀2形成反射鏡。
[0018]進(jìn)一步的，所述棱鏡I成圓錐臺(tái)形，包括上下兩個(gè)圓形端面和弧形側(cè)面，上下端面同心。
[0019]又進(jìn)一步的，所述棱鏡I采用玻璃材質(zhì)。
[0020]更進(jìn)一步的，所述銀2通過(guò)涂覆或蒸鍍技術(shù)附著在棱鏡I側(cè)面，形成銀反射鏡。
[0021]使用時(shí)，如圖4所示，首先將聚光太陽(yáng)能電池芯片4置于基板3上，在聚光太陽(yáng)能電池芯片4表面先涂層光學(xué)膠5，然后將二次光學(xué)棱鏡I的小端面與芯片表面對(duì)粘在一起，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，待光學(xué)膠固化后即可將棱鏡I和芯片4、基板3固定在一起。為了克服現(xiàn)有的二次光學(xué)棱鏡I高度與底面寬度比大和底部粘接處有漏光的不足，本實(shí)用新型采用圓錐臺(tái)形，并在側(cè)面附著銀2形成反射鏡。使用此方法可大幅降低棱鏡I高度與底面寬度比，如圖3所示，本新型棱鏡I底角72°時(shí)與普通82°底角的棱鏡的光路圖對(duì)比，可以明顯的發(fā)現(xiàn)普通的棱鏡高度和底面寬度比較大，棱鏡體積大，重量大，同樣粘結(jié)強(qiáng)度的光學(xué)膠5，使用普通的棱鏡很容易導(dǎo)致棱鏡的掉落，不安全、不可靠；同時(shí)由于側(cè)面的銀反射鏡，也解決了粘接棱鏡I時(shí)底部漏光的問(wèn)題，增加了聚焦光強(qiáng)，提升了效率。
[0022]本實(shí)用新型二次光學(xué)棱鏡I采用玻璃材料澆注成圓錐臺(tái)形，然后對(duì)表面進(jìn)行拋光，拋光后，采用涂覆或蒸鍍技術(shù)在棱鏡I側(cè)面附著一層銀2，形成銀反射鏡。
[0023]所述二次光學(xué)棱鏡I為一圓錐臺(tái)形的玻璃材質(zhì)部件，包括上、下兩個(gè)圓形端面和弧形側(cè)面。所述二次光學(xué)棱鏡的小端面直徑略小于聚光太陽(yáng)能電池芯片邊長(zhǎng)，大端面直徑略大于菲涅耳透鏡的聚焦光斑。使用時(shí)，通過(guò)光學(xué)膠5與聚光太陽(yáng)能電池芯片4粘接在一起，經(jīng)過(guò)菲涅耳透鏡聚光后的太陽(yáng)光照射在此二次光學(xué)棱鏡I表面，首先進(jìn)行一次折射，然后到達(dá)棱鏡I側(cè)面，經(jīng)由側(cè)面的銀反射鏡反射，使太陽(yáng)光向下照射，最終到達(dá)接收器芯片4表面。整個(gè)二次光學(xué)棱鏡光路如圖2所示，棱鏡高度H=tanD*(a-b)/2。傳統(tǒng)的二次光學(xué)棱鏡由于要符合全反射設(shè)計(jì)，底面夾角D彡[arcsin(nl/n2)+arcsin(nlsinA/n2) + π ]/3,其中nl為空氣折射率，n2為棱鏡玻璃材質(zhì)BK7或BK9的折射率，A為菲涅耳透鏡聚焦光的最大入射角。最大入射角A=arctan[(0/2+f*tanl° )/f]，0為菲涅耳透鏡的直徑，f為菲涅耳透鏡的焦距?，F(xiàn)有菲涅耳透鏡技術(shù)焦徑比f(wàn)/0在2左右，光線的聚焦效果好。故計(jì)算可知為符合全反射設(shè)計(jì)，底面夾角D不能低于80°，故棱鏡高度與底面寬度比例大，一般為9:1。本實(shí)用新型二次光學(xué)棱鏡I由于側(cè)面有銀反射鏡，故不需要符合全反射設(shè)計(jì)，只需保證光線向下反射即可。因此底面夾角D可在72° — 80°之間選擇，棱鏡高度與底面寬度比例在5:1—7:1之間。這樣棱鏡體積減小，重量變輕，不容易出現(xiàn)掉落，同時(shí)成本降低。而且還可以對(duì)內(nèi)部電路進(jìn)行有效保護(hù)而無(wú)需再添加遮光板，棱鏡底部與芯片的粘接面處也不會(huì)發(fā)生漏光，聚光能力強(qiáng)，光電轉(zhuǎn)化率高，生產(chǎn)效率高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.聚光太陽(yáng)能二次光學(xué)棱鏡，包括棱鏡(I)，其特征在于:所述棱鏡(I)成圓錐臺(tái)形，包括上下兩個(gè)圓形端面和弧形側(cè)面，上下端面同心；所述棱鏡(I)的弧形側(cè)面附著銀(2)形成反射鏡。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光太陽(yáng)能二次光學(xué)棱鏡，其特征在于:所述棱鏡(I)采用玻璃材質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光太陽(yáng)能二次光學(xué)棱鏡，其特征在于:所述銀(2)通過(guò)涂覆或蒸鍍技術(shù)附著在棱鏡(I)側(cè)面，形成銀反射鏡。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種聚光太陽(yáng)能二次光學(xué)棱鏡，屬于太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，包括棱鏡，所述棱鏡的側(cè)面附著銀形成反射鏡。本實(shí)用新型高度與底面寬度比小、重量輕，不容易出現(xiàn)掉落，成本低，并且可以對(duì)內(nèi)部電路進(jìn)行有效保護(hù)而無(wú)需再添加遮光板，棱鏡底部與芯片的粘接面處不發(fā)生漏光，聚光能力強(qiáng)，光電轉(zhuǎn)化率高，生產(chǎn)效率高。
【IPC分類(lèi)】G02B7/18, H02S40/22, G02B5/04, G02B5/08
【公開(kāi)號(hào)】CN204719257
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520349795
【發(fā)明人】張宇超
【申請(qǐng)人】河北英沃泰電子科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年5月27日