CN102403929A - 一种太阳能聚光发电模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能聚光发电模组，包括光收集器，设置于该光收集器顶端的菲涅尔透镜，设置于该光收集器底部的太阳能电池板，及与该太阳能电池板连接的两条引线，其中，该光收集器的反射面从下至上向外扩张。本发明由于将光收集器的4个反射面设置为抛物面，利用菲涅尔透镜的聚光作用和该抛物面的反射作用，最大限度地提高了本发明单位面积太阳能电池的光吸收率和发电量，并且本发明中太阳能电池的硅片可由废旧硅片或硅片边角料制成，从而降低了本发明制造成本，具有很强的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能利用装置领域，尤其涉及一种太阳能聚光发电模组。
背景技术
太阳能是指太阳光的辐射能量，一般用于发电或转换为热能，目前利用太阳能的方式一般有采用集热器，将太阳能转化内能加以利用，例如平板型集热器、聚光式集热器，或者通过太阳能电池将太阳能转化为电能，其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转化为电能，一般应用在人造卫星、宇宙飞船、打火机及手表等方面。太阳能虽具有普遍、无害、巨大及长久等特点，但现有的太阳能利用装置其效率偏低、成本较高，在经济性方面还不能与常规能源相竞争，从而影响了太阳能利用装置的推广应用。目前的太阳能电池在整个太阳能发电装置中的成本最高，但其单位面积上接收到的太阳光却较低，导致其发电量偏低，如何有效的提高单位面积的太阳能电池接收更多的太阳光从而提高发电量成为目前研究的热点。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种太阳能聚光发电模组，旨在解决现有太阳能聚光发电装置中太阳能电池光接收率低、发电量低的问题。
本发明的技术方案如下：
一种太阳能聚光发电模组，包括：光收集器，设置于该光收集器顶端的菲涅尔透镜，设置于该光收集器底部的太阳能电池板，与该太阳能电池板连接的两条引线，所述光收集器包括反射面和外壳，其特征在于，所述光收集器的反射面由下至上向外扩张。
所述的太阳能聚光发电模组，其中，所述光收集器有4个反射面。
所述的太阳能聚光发电模组，其中，所述光收集器的4个反射面为抛物面，所述太阳能电池板设置在抛物面的焦点处。
所述的太阳能聚光发电模组，其中，所述菲涅尔透镜的厚度为4mm，所述菲涅尔透镜的聚光倍数小于100倍。
所述的太阳能聚光发电模组，其中，若干个太阳能聚光发电模组组成太阳能聚光发电模组阵列。
所述的太阳能聚光发电模组，其中，所述太阳能电池板包括铝基板及设置在该铝基板上的硅片。
所述的太阳能聚光发电模组，其中，所述硅片由废旧硅片或硅片边角料制成。
所述的太阳能聚光发电模组，其中，所述光收集器的反射面涂有反射涂料。
所述的太阳能聚光发电模组，其中，所述光收集器的外壳的材质为ABS材料或铝。
所述的太阳能聚光发电模组，其中，还连接一追日***，所述追日***包括一处理器与该处理器连接的动力***，及由该动力***控制的传动装置，该传动装置与太阳能聚光发电模组连接并驱动其跟踪太阳光方向，所述处理器内设置一用于检测太阳光方向的光电检测器。
有益效果：本发明太阳能聚光发电模组由于将光收集器的4个反射面设置为抛物面，利用菲涅尔透镜的聚光作用和该抛物面的反射作用，最大限度地提高了本发明单位面积太阳能电池的光吸收率和发电量，并且本发明中太阳能电池的硅片可由废旧硅片或硅片边角料制成，从而降低了本发明制造成本，具有很强的实用性。
附图说明
图1为本发明实施例的斜视分解结构示意图。
图2为本发明实施例的正视分解结构示意图。
图3为本发明实施例的侧视分解结构示意图。
图4为本发明实施例的俯视结构示意图。
图5为本发明实施例的光收集器左侧光线反射示意图。
具体实施方式
本发明提供一种太阳能聚光发电模组，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明太阳能聚光发电模组，包括光收集器，设置于该光收集器顶端的菲涅尔透镜，设置于该光收集器底部的太阳能电池板，及与该太阳能电池板连接的两条引线，其中，该光收集器的反射面从下至上向外扩张。
本发明太阳能聚光发电模组的实施例，如图1-3所示，包括光收集器120，该光收集器120设有用于反射太阳光的反射面，设置于该光收集器120顶端的菲涅尔透镜110，该菲涅尔透镜110用于聚焦太阳光，设置于该光收集器120底部的太阳能电池板130，该太阳能电池板130用于将太阳能转化为电能，及与该太阳能电池板连接的两条引线140及150，这两条引线可接入需要通电的设备，该光收集器120的反射面从下至上向外扩张，该光收集器120可将照射在光收集器反射面的太阳光反射到太阳能电池板130上，从而通过该菲涅尔透镜110和光收集器120的二重聚光作用，最大限度地将太阳光聚焦到太阳能电池板130上，对太阳光高效的加以利用。
本发明太阳能聚光发电模组中的菲涅尔透镜110一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，其在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，且菲涅尔透镜成本比普通的凸透镜低很多，因此非常适合用于聚光太阳能电池发电***，本发明中，菲涅尔透镜110的光面朝上，同心圆面朝下，菲涅尔透镜110在本发明中的主要作用是聚焦作用，太阳光从菲涅尔透镜110的光面进入，经过菲涅尔透镜110之后，通过其聚焦作用，平行的太阳光聚焦成一点，本发明中的菲涅尔透镜110其厚度优选为4mm左右，其聚光倍数小于100倍，此时，其聚焦点正好全部集中在太阳能电池板130上，提高了聚光效率，大大提高了本发明太阳能利用效率，为使太阳能电池板的温度不至于过高，聚光倍数需小于100倍，以尽量提高聚光效果，且保证太阳能电池板的正常工作。
本发明太阳能聚光发电模组，较佳的是，光收集器120设置有4个反射面，且该光收集器的每个反射面均制成抛物面，如此，当太阳光照射在光收集器120的抛物面上时，可通过4个抛物面相互反射，将太阳光聚焦在太阳能电池板130上，提高该太阳能电池板130发电量，如图1所示，该光收集器120内表面设有4个反射面，每个反射面均设为抛物面，四个抛物面从下至上向外扩张，相邻抛物面之间紧密连接，太阳能电池板130设置在四个抛物面的底部，菲涅尔透镜110设置在四个抛物面的顶端，太阳光照射到地球后，一般为平行光线，使用抛物面作为反射面，抛物面形状的光收集器能将平行于光轴的太阳光汇聚成一个与抛物面焦点重合的点，本发明将太阳能电池板130设置在该抛物面的焦点处，以最大限度地将太阳能转化为电能，本发明光收集器120的抛物面弧度是经过精确计算和实验获得的，即使在太阳光非垂直照射的情况下，如图5所示，该光收集器120的左侧抛物面也能将光线反射至太阳能电池板130，该光收集器120的反射率也能保持在95%以上，其汇聚的光点小，还能将该汇聚的光点全部照射在太阳能电池板130上，从而提高了本发明的太阳能利用效率。另外该抛物反射面可收集更多的太阳能漫反射光线，并将该漫反射光线进行整理从而提高聚光效果。
该光收集器120的顶端开口大小可根据当地太阳光的持续时间调整，以收集到更多的太阳光，该光收集器120顶端的菲涅尔透镜110大小与该顶端开口大小相适配，如图4所示，以能完全密闭该光收集器120为准，以避免成光收集器120内部受到外界的污染而降低反射效果，本发明光收集器120并不限于只设置4个反射面，也可设置3个反射面或其它多个反射面，3个反射面之间两两相互连接，该结构的光收集器120也能利用各反射面之间相互的反射将太阳光反射到太阳能电池板130上，从而提高单位面积太阳能电池板130上的光接收率。
本发明太阳能聚光发电模组，其光收集器120的反射面还可制成平面，例如，该光收集器120的反射面由四个平面组成，该平面从下至上向外扩张，此结构的光收集器120反射率高，反射面之间的相互反射作用明显，在太阳光在非垂直照射的情况下，太阳光不是正面照射到菲涅尔透镜110上，菲涅尔透镜110的聚焦作用不明显，此时，照射到四平面的光收集器120上的光还能通过光收集器120四平面之间的相互反射聚焦到太阳能电池板130上，从而提高了本发明在太阳光非垂直照射情况下的光聚焦效果。
所述光收集器120的反射面涂有一层反光涂料，该反光涂料的成分可以是市售的各种反光涂料，成分可包括玻璃微珠、丙烯酸类清漆、聚合物乳液等，涂上一层反光涂料后，反射面的反射效果较好，能极大提高该光收集器120的聚光作用，且其成本低廉，从而降低了本发明的制造成本，适合推广应用。
所述太阳能电池板130包括铝基板170及设置在该铝基板上的硅片160，将硅片160设置在铝基板170上，实验证明该方案可显著降低太阳能电池的散热效果，从而提高太阳能电池的使用寿命。所述太阳能电池板130的主要制作材料为硅片，因本发明中太阳能电池板的面积较小，所用的硅片较小，可选用一些废旧的硅片或工业上的硅片边角料作为制作材料，并进行一些剪裁、切割，得到能够应用的太阳能电池板硅片材料，上述方案即使硅片得到了重复利用，还降低了太阳能电池板的制造成本。
本发明太阳能聚光发电模组还可连接一追日***，以使该聚光发电模组随时跟踪太阳光的方向，以便于正对太阳光的照射方向，该追日***包括一处理器、与该处理器连接的动力***及由该动力***控制的传动装置，该传动装置驱动所述太阳能聚光发电模组跟踪太阳光的方向，所述处理器识别当前太阳光的方向作出处理动作，并将处理动作传送到动力***，该动力***根据该处理动作启动动力***内的电机并驱动传动结构进行运动，该传动结构联动控制该太阳能聚光发电模组朝向太阳光的方向运动，所述处理器内设置一光电检测器，用于检测太阳光方向的变化，从而识别当前太阳光的方向，并将该太阳光的方向传送至处理器上，使本发明实时跟踪太阳光的方向。
本发明太阳能聚光发电模组的光收集器120外壳为普通的塑胶或五金材料制成，最好是由ABS材料制成，ABS化学名称是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料，其成本低廉，耐高温效果较好，具有很强的实用性，另外也可选用金属铝制成，该材料反射及散热效果更好，且易成型。本发明还可以若干个太阳能聚光发电模组组成太阳能聚光发电模组阵列，例如，本发明的太阳能聚光发电模组可作为一个发电单元，在实际使用时，可将若干个发电单元以多种方式连接例如串联或并联组成发电单元阵列，且其中的发电单元损坏时可更换，从而使本发明能够真正的应用在民用或工业发电当中。
本发明中的太阳能电池板设置于光收集器的底部，其面积较小，且通过菲涅尔透镜和光收集器的二重聚光作用，接收到更多的太阳光，从而提高了单位面积太阳能电池的发电量，本发明中的太阳能电池中的硅片直接设置在铝基板上，从而大大提高了太阳能电池的散热效果。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种太阳能聚光发电模组，包括：光收集器，设置于该光收集器顶端的菲涅尔透镜，设置于该光收集器底部的太阳能电池板，与该太阳能电池板连接的两条引线，所述光收集器包括反射面和外壳，其特征在于，所述光收集器的反射面由下至上向外扩张。
2.根据权利要求1所述的太阳能聚光发电模组，其特征在于，所述光收集器有4个反射面。
3.根据权利要求2所述的太阳能聚光发电模组，其特征在于，所述光收集器的4个反射面为抛物面，所述太阳能发光板设置在抛物面的焦点处。
4.根据权利要求1所述的太阳能聚光发电模组，其特征在于，所述菲涅尔透镜的厚度为4mm，所述菲涅尔透镜的聚光倍数小于100倍。
5.根据权利要求1所述的太阳能聚光发电模组，其特征在于，若干个太阳能聚光发电模组组成太阳能聚光发电模组阵列。
6.根据权利要求1所述的太阳能聚光发电模组，其特征在于，所述太阳能电池板包括铝基板及设置在该铝基板上的硅片。
7.根据权利要求6所述的太阳能聚光发电模组，其特征在于，所述硅片由废旧硅片或硅片边角料制成。
8.据权利要求1所述的太阳能聚光发电模组，其特征在于，所述光收集器的反射面涂有反射涂料。
9.根据权利要求1所述的太阳能聚光发电模组，其特征在于，所述光收集器的外壳的材质为ABS材料或铝。
10.根据权利要求1所述的太阳能聚光发电模组，其特征在于，还连接一追日***，所述追日***包括一处理器与该处理器连接的动力***，及由该动力***控制的传动装置，该传动装置与太阳能聚光发电模组连接并驱动其跟踪太阳光方向，所述处理器内设置一用于检测太阳光方向的光电检测器。
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