專利名稱：具有旋光蓋的光伏聚光器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利申請涉及光伏聚光器組件，也稱之為光伏接收器或光伏接收器組件。特別是本專利申請涉及具有形成該組件的窗口的旋光透鏡的氣密且水密的光伏聚光器組件。
背景技術(shù)：
光伏聚光器系統(tǒng)利用各種光學(xué)元件以將入射的太陽光聚集于裝納在光伏聚光器組件中的光伏器件上，因而收集來自大面積的太陽光并且將它集中在相對小的目標(biāo)面積上。因此，諸如砷化鎵基(“GaAs”)光伏電池的高效光伏電池可以用在這種光伏聚光器系統(tǒng)中以代替效率不高的(且不昂貴的)硅光伏電池，從而在減少成本的情況下每單位面積產(chǎn)生更多的能量。但是，光伏聚光器組件的電子元件，包括光伏電池，對諸如溫度和濕度(例如，濕氣)的外界環(huán)境因素特別敏感。因此，已經(jīng)進(jìn)行了各種嘗試以減輕濕度對光伏聚光器組件的影響。例如，光伏聚光器組件被密封在具有窗口的隔間中，該窗口使光能夠傳到該光伏聚光器組件。但是，窗口導(dǎo)致了額外的光損失，并且因此降低了工作效率。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在光伏聚光器組件方面繼續(xù)尋求改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明的光伏聚光器組件可以包括限定內(nèi)部容積和通向該內(nèi)部容積的開口的殼體、設(shè)置在該內(nèi)部容積中的光伏電池以及包括旋光主體和從該主體向外延伸的凸緣的光學(xué)元件，其中該凸緣與該殼體接合以密封該開口。另一方面，本發(fā)明的光伏聚光器組件可以包括限定內(nèi)部容積并且包括框邊 (rim)的殼體，其中該框邊限定通向該內(nèi)部容積的開口 ；設(shè)置在該內(nèi)部容積中的光伏電池； 以及包括旋光主體和從該主體向外延伸的凸緣的光學(xué)元件，其中該凸緣與殼體的框邊密封地接合以封裝該內(nèi)部容積。該光伏聚光器組件還可以包括設(shè)置在所述框邊和所述凸緣之間的密封構(gòu)件。光伏聚光器組件的該主體和凸緣可以形成為整體式玻璃體。另一方面，本發(fā)明的光伏聚光器組件可以包括限定內(nèi)部容積并且包括框邊的殼體，其中該框邊形成通向該內(nèi)部容積的開口 ；設(shè)置在該內(nèi)部容積中的光伏電池；包括旋光主體和從該主體向外延伸的凸緣的光學(xué)元件，其中該主體至少部分地延伸通過該開口，使得凸緣與框邊對齊；以及設(shè)置在該框邊和凸緣之間以限定其間的氣密密封的密封構(gòu)件。該密封構(gòu)件可以包括0形環(huán)。本公開的光伏聚光器組件的其他方面從下面的描述、附圖和權(quán)利要求中將變得很明白。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一方面的光伏聚光器組件的正透視圖；圖2是圖1的光伏聚光器組件的分解的側(cè)透視圖3是圖1的光伏聚光器組件的一部分的部分分解側(cè)透視圖；以及圖4是圖3所示的但是被部分組裝的光伏聚光器組件的一部分的側(cè)透視圖。
具體實(shí)施例方式參考圖1-4，總地用10標(biāo)明的本發(fā)明的光伏聚光器組件的一方面可以包括殼體 12、光學(xué)元件14、密封構(gòu)件16、72以及光伏電池組件18。該光伏聚光器組件10可以借助于電引線20、22(圖2)被電聯(lián)接到外部負(fù)載電路(未示出)。可選地，如圖1和圖2所示，光伏聚光器組件10還可以包括聯(lián)接于殼體12的散熱器M，以從其消散熱能。例如，如圖1和圖2所示，散熱器對可以是無源散熱器，例如不具有除熱管里面的流體(例如，水)的蒸發(fā)/凝結(jié)回路之外的流體回路的翼片散熱器。但是， 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以利用各種部件、系統(tǒng)和技術(shù)(例如有源熱交換器)以便從光伏聚光器組件10消散熱能。如圖2和圖3所示，密封構(gòu)件16、72可以是0形環(huán)，例如橡膠0形環(huán)。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，密封構(gòu)件16、72可以是任何類型的封裝(packing)或形成密封的器件或材料。例如，作為0形環(huán)或墊片型密封構(gòu)件16、72的一種替代性方案，橡膠密封條或硅粘結(jié)劑可以用來在現(xiàn)場形成密封構(gòu)件16。仍然參考圖2和圖3，殼體12可以包括第一上部分12A和第二下部分12B。殼體 12的第一上部分12A可以包括具有第一上端28和第二下端30的側(cè)壁沈，例如大體圓柱形側(cè)壁?？蜻?2可以從側(cè)壁沈的第一上端觀徑向向里延伸，并且限定其內(nèi)的開口(例如圓形開口)34。側(cè)壁沈的第二下端30可以限定第一密封表面36。殼體12的第二下部分12B 可以包括具有第一上端40和第二下端42的側(cè)壁38，例如大體圓柱形側(cè)壁。側(cè)壁38的第一上端40可以限定第二密封表面44。側(cè)壁38的第二下端42可以連接于底壁46?？蛇x地，殼體12的第二下部分12B可以包括凸緣式附接表面(見圖1-4)，其具有形成在其中的孔以用于將殼體12附接成較高的組件。如圖1和圖4所示，可以通過用諸如六角螺釘?shù)木o固件48將第一上部分12A連接于第二下部分12B來形成組裝的殼體12，因而在殼體12內(nèi)限定內(nèi)部容積50(圖幻。第一上部分12A中的開口 34可以提供通向內(nèi)部容積50的通路?？蛇x地，如圖2和圖3所示，諸如墊片、0形環(huán)或硅密封條的密封構(gòu)件52可以設(shè)置在第一和第二密封表面36、44之間，因而確保殼體12的第一上部分12A和第二下部分12B 之間的氣密連接。在這方面，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，殼體12不必是如圖中所示的具有圓形開口的大體圓柱形形狀，并且殼體12和相關(guān)開口 34及內(nèi)部容積50的尺寸和形狀可以由接納在該殼體12中的光學(xué)元件14和光伏電池組件18的尺寸和形狀來確定。如圖2清楚地所示，光伏電池組件18可以包括一個(gè)或多個(gè)光伏電池M，并且可選地，包括一個(gè)或多個(gè)其他部件。光伏電池M可以是將光直接或以其他方式轉(zhuǎn)換成電能的任何器件。光伏電池組件18的其他部件可以包括諸如絕緣電線和旁路二極管的電氣部件，或諸如粘結(jié)劑和緊固件的機(jī)械部件。光伏電池組件18可以被接納在內(nèi)部容積50中并且連接于殼體12的第二下部分 12B的底壁46。例如，光伏電池組件18可以用粘結(jié)劑，例如，從密歇根州的Midland市的Dow
5Coring可以得到的導(dǎo)熱粘結(jié)劑1-4173，連接于殼體12。但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白， 在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，各種技術(shù)(例如機(jī)械緊固件)可以用來將光伏電池組件 18固定于殼體12。現(xiàn)在參考圖2，光學(xué)元件14可以包括旋光主體56 (例如折射透鏡)和凸緣58，該凸緣58可以是也可以不是旋光的。凸緣58可以圍繞該主體56的整個(gè)周邊從該主體56向外(例如，徑向向外)延伸一距離D (例如lcm)。凸緣58可以包括第一上配合表面61和第二下配合表面62。如圖2所示，在一個(gè)具體方面，主體56和凸緣58可以形成為單個(gè)整體式主體。例如主體56和凸緣58可以形成為整體式玻璃體。在可替代方面，凸緣58可以是已經(jīng)被牢固地連接于該主體56的單獨(dú)材料件。例如凸緣58可以用粘結(jié)劑(例如環(huán)氧樹脂基粘結(jié)劑) 連接于主體56。仍然參考圖2，光學(xué)元件14可以可選地包括連接于主體56的光導(dǎo)60。在一個(gè)具體方面，光導(dǎo)60的遠(yuǎn)端62可以與光伏電池54直接接觸。在另一個(gè)具體方面，可以利用膠帶或粘結(jié)劑，例如從明尼蘇達(dá)州圣保羅市的3M公司可得到的光學(xué)膠帶或者從馬薩諸塞州 Wareham市的NuSil Technology可得到的光學(xué)粘結(jié)劑，將光導(dǎo)60的遠(yuǎn)端62連接于光伏電池54。因此，進(jìn)入光學(xué)元件14的光從主體56被引導(dǎo)到光導(dǎo)60，并且最終到光伏電池54。在這方面，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，光學(xué)元件14可以是輔助光學(xué)元件，其中入射到光學(xué)元件14中的光可以已經(jīng)首先被主要光學(xué)元件(未示出)會(huì)聚。在一個(gè)示范性的方面，主體56和光導(dǎo)60可以構(gòu)造成在2008年3月14日提交的美國專利申請序列號 No. 12/075, 830中示出并描述的自由形式的輔助透鏡，該專利申請的整個(gè)內(nèi)容結(jié)合于此供參考。在圖1和圖4所示的組裝構(gòu)造中，光學(xué)元件14的凸緣58的第一上配合表面61可以與殼體12的框邊32的內(nèi)表面35 (圖3)對齊并接合，因而在光學(xué)元件14的主體56與開口 34對齊時(shí)密封殼體12中的開口 24。如圖4所示，在一個(gè)具體方面，光學(xué)元件14的主體 56可以延伸通過殼體12中的開口 34，同時(shí)凸緣58可以被接納在內(nèi)部容積50中并且可以限制整個(gè)光學(xué)元件14通過殼體12中的開口 34的通路。密封構(gòu)件16可以設(shè)置在凸緣58 的第一上配合表面61和框邊32的內(nèi)表面35之間，以確保它們之間的氣密密封。力可以被施加在凸緣58的第二下配合表面62以推動(dòng)凸緣58的第一上配合表面 61與框邊34接合。例如，凸緣58可以被夾在殼體12的第一上部分12A的框邊32和殼體 12的第二下部分12B的密封表面44之間，使得凸緣58的第一上配合表面61被推動(dòng)成與框邊34接合?？商娲?，正如下面所描述的，凸緣58可以被夾在殼體12的第一上部分12A 的框邊32和被接納在內(nèi)部腔室50中的遮光器64之間，使得凸緣58的第一上配合表面61 被推動(dòng)成與框邊34接合。參考圖2，可選遮光器64可以被接納在由殼體12限定的內(nèi)部容積50中。該遮光器64可以包括限定其內(nèi)的窗口 68的主體66。遮光器64可以設(shè)置在光學(xué)元件14和光伏電池組件18之間，使得窗口 68與光伏電池54對齊，同時(shí)主體66覆蓋光伏電池組件18的其他部件。光學(xué)元件14的光導(dǎo)60可以延伸通過遮光器64中的窗口 68。遮光器詳細(xì)地公開在2009年6月5日提交的美國專利申請序列號No. 12/479，136 中，其整個(gè)內(nèi)容結(jié)合于此供參考。
在一個(gè)具體方面，遮光器64的主體66可以包括上密封表面70。如圖3所示，光伏聚光器組件10可以通過以下步驟組裝，即將遮光器64設(shè)置在殼體12的第二下部分12B 內(nèi)；將密封構(gòu)件72 (例如，0形環(huán))設(shè)置在遮光器64的密封表面70之上；將光學(xué)元件14放置在遮光器64之上使得光導(dǎo)60通過窗口 68且密封構(gòu)件72被置于遮光器64的密封表面 70和凸緣58的第二下配合表面62之間；以及將密封構(gòu)件16設(shè)置在凸緣58的第一上配合表面61之上。于是，如圖4所示，殼體12的第一上部分12A可以固定于殼體12第二下部分12B，因而將框邊32的內(nèi)表面35 (圖幻推抵于凸緣58的第一上配合表面61，以便將密封構(gòu)件16壓緊在其之間，因而用光學(xué)元件14密封殼體12中的開口 34。遮光器64的密封表面70可以對凸緣58的第二下配合表面62施加反作用力，因而保持開口 34的氣密密封。因此，本發(fā)明的光伏聚光器組件10利用光學(xué)元件作為密封殼體12的蓋，因而不需要在光源(或主要光學(xué)元件)和光伏電池之間的光路中的附加層或窗口，由此改進(jìn)了工作效率。雖然已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的光伏聚光器組件的各方面，但是對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言在閱讀說明書之后能夠進(jìn)行各種修改。本發(fā)明包括這種修改并且僅僅由權(quán)利要求的范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種光伏聚光器組件(10)，包括殼體(12)，其限定內(nèi)部容積(50)和通向所述內(nèi)部容積(50)的開口(34)；設(shè)置在所述內(nèi)部容積(50)中的光伏電池(54)；以及包括旋光主體(56)和從所述主體(56)向外延伸的凸緣(58)的光學(xué)元件(14)，其中所述凸緣(58)與所述殼體(12)接合以密封所述開口(34)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光伏聚光器組件(10)，還包括設(shè)置在所述殼體(12)和所述凸緣 (58)之間的密封構(gòu)件(16，72)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的光伏聚光器組件(10)，其中所述密封構(gòu)件(16，72)包括0形環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光伏聚光器組件(10)，其中所述主體(56)的至少一部分延伸通過所述開口(34)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光伏聚光器組件(10)，其中所述密封是氣密密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任何一項(xiàng)的光伏聚光器組件(10)，還包括被接納在所述內(nèi)部容積(50)中并被設(shè)置在所述光學(xué)元件(14)和所述光伏電池(54)之間的遮光器(64)，其中所述遮光器(64)限定與所述光伏電池(54)對齊的窗口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的光伏聚光器組件(10)，其中所述凸緣(58)被設(shè)置在所述殼體 (12)和所述遮光器(64)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的光伏聚光器組件(10)，還包括被設(shè)置在所述凸緣(58)和所述遮光器(64)之間的密封構(gòu)件(52)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任何一項(xiàng)的光伏聚光器組件(10)，還包括聯(lián)接于所述殼體(12) 的散熱器(24)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的光伏聚光器組件(10)，其中所述主體(56)包括折射透鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的光伏聚光器組件(10)，其中所述主體(56)和所述凸緣(58)形成為整體式玻璃體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11任何一項(xiàng)的光伏聚光器組件(10)，其中所述光學(xué)元件(14) 還包括光導(dǎo)(60)，所述光導(dǎo)(60)具有聯(lián)接于所述旋光主體(56)的近端和與所述光伏電池 (54)對齊的遠(yuǎn)端(62)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的光伏聚光器組件(10)，其中所述光導(dǎo)延伸通過位于所述光學(xué)元件(14)和所述光伏電池(54)之間的遮光器(64)中的窗口。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的光伏聚光器組件(10)，其中所述殼體(12)包括由至少一個(gè)緊固件(48)固定于第二部分(12B)的第一部分(12A)，其中所述開口(34)被限定在所述第一部分(12A)中。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或14任何一項(xiàng)的光伏聚光器組件(10)，還包括被設(shè)置在所述第一部分(12A)和所述第二部分(12B)之間用于在其間形成氣密密封的密封構(gòu)件(52)。
16.一種光伏聚光器組件(10)，包括限定內(nèi)部容積(50)且包括框邊(32)的殼體(12)，其中所述框邊(32)限定通向所述內(nèi)部容積(50)的開口 (34)；被設(shè)置在所述內(nèi)部容積(50)中的光伏電池(54)；以及包括旋光主體(56)和從所述主體(56)向外延伸的凸緣(58)的光學(xué)元件(14)，其中所述凸緣(58)密封地接合于所述框邊(32)，以便封閉所述內(nèi)部容積(50)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的光伏聚光器組件(10)，還包括被設(shè)置在所述框邊(3 和所述凸緣(58)之間的密封構(gòu)件(16)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的光伏聚光器組件(10)其中所述旋光主體(56)和所述凸緣(58) 被形成為整體式玻璃體。
19.一種光伏聚光器組件(10)，包括限定內(nèi)部容積(50)且包括框邊(3 的殼體(12)，其中所述框邊(3 限定通向所述內(nèi)部容積(50)的開口 (34)；被設(shè)置在所述內(nèi)部容積(50)中的光伏電池；包括旋光主體(56)和從所主體(56)向外延伸的凸緣(58)的光學(xué)元件(14)，其中所述主體(56)的至少一部分延伸通過所述開口(34)，使得所述凸緣(58)與所述框邊(32)對齊；以及被設(shè)置在所述框邊(3 和所述凸緣(58)之間以在其間形成氣密密封的密封構(gòu)件 (16)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的光伏聚光器組件(10)，其中所述密封構(gòu)件(16)包括0形環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種光伏聚光器組件，其包括限定內(nèi)部容積并包括框邊的殼體，其中該框邊限定通向該內(nèi)部容積的開口；設(shè)置在該內(nèi)部容積中的光伏電池；和包括旋光主體和從該主體向外延伸的凸緣的光學(xué)元件，其中該凸緣密封地接合于殼體的框邊，以便封閉該內(nèi)部容積。
文檔編號H01L31/052GK102484163SQ201080039994
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
發(fā)明者A·P·普萊斯尼克 申請人:波音公司