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一種非跟蹤聚光光伏發(fā)電用梯度折射率透鏡的制作方法

文檔序號:7117201閱讀:254來源:國知局
專利名稱:一種非跟蹤聚光光伏發(fā)電用梯度折射率透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及聚光光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域,特別是ー種薄膜梯度折射率透鏡,可用于替代CPV技術(shù)中造價(jià)高昂的對日跟蹤系統(tǒng),井能實(shí)現(xiàn)把各個(gè)入射方向的光線會聚在面積較小的III-V族化合物半導(dǎo)體太陽能電池上,達(dá)到非跟蹤聚光井能高效發(fā)電的目的。
背景技術(shù)
聚光光伏發(fā)電是通過采用廉價(jià)的聚光系統(tǒng)將太陽光會聚到面積很小的高性能III-V族化合物半導(dǎo)體太陽能電池上,從而大幅度地降低成本及昂貴的太陽電池材料用量。這種高效的太陽能電池,需要透鏡或鏡面將接收到的太陽能放大成百上千倍,然后將放大的能量聚焦于其上。聚光倍數(shù)越高,所需太陽電池面積越小,從而有效減少系統(tǒng)占地面積和降低電池成本,減少生產(chǎn)所需能耗;也可與太陽能的熱利用系統(tǒng)結(jié)合使用,大大提高了對 太陽能的利用效率。但CPV技術(shù)的缺點(diǎn)也很突出,需要人們預(yù)先對當(dāng)?shù)氐墓庹諈?shù)進(jìn)行測定,同時(shí)由于聚光電池片面積小,為了更加充分地利用太陽光,聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)必須輔以精確的對日跟蹤裝置。傳統(tǒng)對日跟蹤系統(tǒng)有ー維跟蹤和ニ維跟蹤,都需要復(fù)雜的機(jī)電控制系統(tǒng),這就増加了系統(tǒng)重量,不易安裝且設(shè)計(jì)維護(hù)成本較高,跟蹤設(shè)備和以后的維護(hù)費(fèi)用在CPV系統(tǒng)中占據(jù)將近70%的成本。為達(dá)到高聚光比,跟蹤精度通常要求在±1。,這極大地限制了光伏發(fā)電效果,并成為束縛聚光光伏發(fā)展的主要瓶頸。為了解決這ー難題,我們需要探索ー種非跟蹤聚光技術(shù),在降低成本的同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)高效聚光發(fā)電的目的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種非跟蹤聚光光伏發(fā)電用梯度折射率透鏡,通過外界光線由折射率小的膜層向折射率大的膜層偏轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)各個(gè)方向入射的太陽光都能較好地會聚到太陽電池表面,達(dá)到理想的非跟蹤聚光效果。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型采用了如下的技術(shù)方案。一種非跟蹤聚光光伏發(fā)電用梯度折射率透鏡,包括ー個(gè)載玻片,其特征在于,所述載玻片表面由內(nèi)向外層疊ニ層以上折射率由大到小依次漸變的薄膜,所述薄膜形成梯度漸變折射率。所述薄膜為SiO2-TiO2復(fù)合薄膜,折射率在I. 5^2. 2范圍內(nèi)漸變調(diào)節(jié)。所述薄膜的每層厚度為50(Tl000nm。所述SiO2-TiO2復(fù)合薄膜中TiO2含量由內(nèi)層向外層逐漸降低,形成漸變折射率分布。本實(shí)用新型通過在載玻片表面由內(nèi)向外依次排列折射率由大到小漸變的薄膜,形成梯度漸變折射率透鏡,外界光線沿不同方向入射時(shí)都能按照由折射率小的區(qū)域向折射率大的區(qū)域偏轉(zhuǎn),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對各個(gè)方向入射的太陽光都能較好地會聚到太陽能電池表面,達(dá)到理想的非跟蹤聚光效果。


[0011]圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例中梯度折射率透鏡結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是梯度折射率透鏡應(yīng)用于聚光光伏發(fā)電的聚光效果圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示,本實(shí)用新型所提供的一種非跟蹤聚光光伏發(fā)電用梯度折射率透鏡,包括載玻片I、以及載玻片I表面由內(nèi)向外依次堆積的SiO2-TiO2復(fù)合薄膜2、3、4、5、6,所述SiO2-TiO2復(fù)合薄膜2飛中TiO2含量依次減小,復(fù)合薄膜2飛的折射率亦依次減小,其折射率在I. 5 2. 2范圍內(nèi)漸變調(diào)節(jié),復(fù)合薄膜2飛的每層厚度為50(Tl000nm。所述的SiO2-TiO2復(fù)合薄膜,其制備方法為溶膠-凝膠法,包括以下步驟I、將一個(gè)厚3mm,尺寸為I英寸’3英寸的載玻片I先用去離子水沖洗干凈,再用丙酮超聲清洗10分鐘,接著用無水乙醇超聲清洗10分鐘,并在干燥箱中烘干,放置在潔凈 室備用。2、調(diào)配SiO2-TiO2溶膠,將正硅酸乙酯、無水乙醇、鹽酸、去離子水按摩爾比為I '2 I :50的比例混合,室溫下攪拌I小時(shí),得到SiO2溶液;將鈦酸丁酯、無水乙醇、醋酸按摩爾比
I2 30的比例混合,室溫下攪拌I小時(shí),得到TiO2溶液,然后將TiO2溶液緩慢滴加到SiO2溶液并充分?jǐn)嚢?0分鐘,形成制備第I層復(fù)合薄膜2所用的溶膠,陳化10天以備用。3、按上述方法依次調(diào)配TiO2含量減小的溶液,其中鈦酸丁酯、無水乙醇、醋酸按摩爾比分別為I :4 :50,1 8 100,1 12 200,1 16 :300,并與上述配比相同的SiO2溶液混合,分別形成用于制備第2至第5層復(fù)合薄膜3飛所用的溶膠,陳化10天以備用。4、采用提拉法,將清洗好備用的載玻片I浸入步驟2所制備的溶膠中,停留2分鐘,使基片表面與溶膠充分接觸,然后以提拉速度為5cm/min的速度均勻提拉載玻片1,在潔凈的空氣中常溫干燥20分鐘,形成凝膠膜,然后在馬弗爐中進(jìn)行熱處理,溫度為450°C,時(shí)間為2小時(shí),形成第一層SiO2-TiO2復(fù)合薄膜2。5、采用如上所述相同的工藝,依次形成第二至第五層SiO2-TiO2復(fù)合薄膜3飛,其中TiO2的含量依次遞減。上述實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式,詳細(xì)說明了本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思和實(shí)施要點(diǎn),并非是對本實(shí)用新型的保護(hù)范圍進(jìn)行限制,凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的任何簡單修改及等效結(jié)構(gòu)變換或修飾,均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種非跟蹤聚光光伏發(fā)電用梯度折射率透鏡,包括一個(gè)載玻片,其特征在于,所述載玻片表面由內(nèi)向外層疊二層以上折射率由大到小依次漸變的薄膜,所述薄膜形成梯度漸變折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種非跟蹤聚光光伏發(fā)電用梯度折射率透鏡,其特征在于,所述薄膜為SiO2-TiO2復(fù)合薄膜,折射率在I. 5^2. 2范圍內(nèi)漸變調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種非跟蹤聚光光伏發(fā)電用梯度折射率透鏡,其特征在于,所述薄膜的每層厚度為50(Tl000nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種非跟蹤聚光光伏發(fā)電用梯度折射率透鏡,其特征在于,所述SiO2-TiO2復(fù)合薄膜中TiO2含量由內(nèi)層向外層逐漸降低,形成漸變折射率分布。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種非跟蹤聚光光伏發(fā)電用梯度折射率透鏡,包括一個(gè)載玻片,其特征在于,所述載玻片表面由內(nèi)向外層疊二層以上折射率由大到小依次漸變的薄膜,所述薄膜形成梯度漸變折射率,所述薄膜為SiO2-TiO2復(fù)合薄膜,折射率在1.5~2.2范圍內(nèi)漸變調(diào)節(jié);本實(shí)用新型通過在載玻片表面由內(nèi)向外依次排列折射率由大到小漸變的薄膜,形成梯度漸變折射率透鏡,外界光線沿不同方向入射時(shí)都能按照由折射率小的區(qū)域向折射率大的區(qū)域偏轉(zhuǎn),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對各個(gè)方向入射的太陽光都能較好地會聚到太陽能電池表面,達(dá)到理想的非跟蹤聚光效果。
文檔編號H01L31/052GK202616270SQ201220205330
公開日2012年12月19日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者馬立云, 王蕓, 崔介東, 石麗芬, 沈洪雪 申請人:蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院, 中國建材國際工程集團(tuán)有限公司
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