CN111656679B - 放大太阳能面板输出的***和方法 - Google Patents

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Abstract

提出了放大由太阳能面板产生的输出功率的方法和***，该太阳能面板具有投射在其表面的一部分上的阴影。该***和方法利用诸如双凸透镜状片材的折射‑反射片和/或衍射光栅片来散射太阳光以照亮阴影，并且因此放大太阳能面板的输出功率。可替选地，当没有阴影投射在面板上时，所述片将附加的太阳光反射至面板上，增加面板的输出功率。可以使用所述片用于将太阳光折射、反射或既折射又反射至面板上。所述片可以与明亮面板或反射面板组合使用，以将附加的太阳光反射至所述面板上，以进一步放大输出。该***和方法适用于各种类型的太阳能面板例如薄膜太阳能面板、微晶太阳能面板和多晶太阳能面板以及太阳能屋顶瓦片或其他太阳能辐射收集器。

Description

放大太阳能面板输出的***和方法
相关申请
本申请要求于2017年12月22日提交的美国临时申请第62609425号的优先权，并且该临时申请的内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及太阳能发电，并且更具体地涉及一种放大太阳能面板输出的***和方法。
背景技术
太阳能电池或光伏电池是一种电气装置，其通过光伏效应将光能直接转换为电能，这是一种物理和化学现象。太阳能电池是一种形式的光电池，一种在暴露于光时其电特性例如电压、电流或电阻会变化的装置。薄膜太阳能电池是第二代太阳能电池，它是通过在诸如玻璃、塑料或金属等的基板上沉积一个或更多个光伏材料的薄层或薄膜制成的。薄膜技术比常规的晶体硅太阳能电池便宜，但是效率较低。
太阳能面板吸收太阳光作为能源来生成电或热。光伏模块是光伏太阳能电池的封装、连接的组件。大多数光伏模块使用晶体硅太阳能电池或薄膜电池。光伏模块通常通过其直流(DC)输出功率来额定。
太阳能面板出现了如下问题，其中即使遮挡了面板的表面的一部分的阴影也可能使功率输出降低多达90％。太阳能面板的另一问题是，在太阳暴露少、且由于远离赤道而导致太阳能较低的城市中，太阳能面板价格昂贵，并且产生的能量不足以在合理的时间范围内实际收回面板的成本。
双凸透镜状片材是半透明的塑料片，通过在其片上独特且精确的挤压而制成，其具有倾斜度和弯曲度，其中在一个侧面上是称为双凸透镜的一系列竖直对准的平凸圆筒形透镜，并且在另一侧面上是平坦表面。双凸透镜有助于将2D图像转换成各种视觉错觉，其中，当改变双凸透镜状片材的定向时观看者可以看到双凸透镜特殊效果。双凸透镜状片材可以由以下制成：丙烯酸、APET、PETG、聚碳酸酯、聚丙烯、PVC或聚苯乙烯。这些不同的材料中的每一种对温度和UV光的敏感度不同。
双凸透镜状片材的重要特性是透镜的密度。透镜的密度被表示为透镜每英寸(LPI)。双凸透镜状片材的厚度为与LPI负相关；LPI越低，双凸透镜状片材越厚。双凸透镜状片材的另一重要特性是视角。双凸透镜状片材的视角是V形区域，在该V形区域内可以清楚地观看双凸透镜图像。双凸透镜状片材的其他特性可以在网站lenticular-sheet.lpceurope.eu上找到，其内容通过引用整体并入本文。在双凸透镜状片材上的印刷可以经由喷墨印刷机以隔行的方式进行，如在由CG Sheng在域名ViCGI.com上发表的文章“Choosing the Right Lenticular Sheet for Inkjet Printer”中所述，并且其内容通过引用整体并入本文。双凸透镜状片材也可以用于显示立体图像，如在由David E.Roberts在域名outeraspect.com上发表的文章“History of Lenticular and RelatedAutostereoscopic Methods”中所述，并且其内容通过引用整体并入本文。
整体成像是真正的自动立体方法(无需特殊眼镜便可观看立体图像)。整体图像由观察者通过球面凸透镜阵列来观看的大量紧密堆积的不同的微图像组成，针对每个微图像一个透镜。这种特殊类型的透镜阵列被称为复眼透镜阵列或整体透镜阵列，在网站lenticulartechnology.com上的“TheHistory of Integral Print Methods”中有详细描述，其内容通过引用整体并入本文。复眼透镜片是商业可获得的，例如在lenticular.mobi上可获得的那些，其内容通过引用整体并入本文。
棱镜膜，例如由Kolon Industries制造并且在kolonindustries.com上展示的DCS、BK、LF，通过在聚酯膜上形成精细的棱镜结构来会聚来自诸如LCDBLU光源的光。类似地，线性棱镜片，例如由Ingemann制造并且在ingemanncomponents.com上展示的那些，通过其优化的在两个主轴上去眩光灯的能力令人印象深刻。
在由Hwi Kim和Byoungho Lee撰写的论文“Geometric optics analysison lighttransmission and reflection characteristics of metallic prism sheets”(Opt.Eng.45(8)，084004(August 22,2006).doi:10.1117/1.2335871)中，基于几何光学方法研究了金属棱镜片的光透射和反射特性，该论文的内容通过引用整体并入本文。针对具有任意辐射强度曲线的入射光，提出了分析性的方法，用于找到透射穿过单个金属棱镜片并由单个金属棱镜片反射的光的辐射强度曲线。利用相邻棱镜片之间的简单相互作用模型，将关于单个棱镜片的分析方法进行推广用于分析由若干棱镜片构成的棱镜片层。将单个棱镜片和棱镜片层的光透射和反射特性进行比较。可以看出，金属棱镜片可以适当地适用于半透反射式装置或用于液晶显示器的增亮膜。
由Hongen Liao、Makoto Iwahara、Nobuhiko Hata和Takeyoshi Dohi撰写的论文“High-quality integral videography using a multiprojector”(Optics ExpressVol.12,Issue 6,pp.1067-1076(2004))公开了微透镜阵列针对整体摄像的使用，其内容通过引用整体并入本文。
由Johannes Courtial和John Nelson撰写的文章“Ray-optical negativerefraction and pseudoscopic imaging with Dove-prism arrays”示出由小的、对准的道威棱镜的阵列组成的片可以部分地(在棱镜的宽度范围上)使射线方向的一个分量反转，该论文在iopscience.iop.org上可获得并且其内容通过引用整体并入本文。
在日期为2007年9月1日并且在laserfocusworld.com上可获得的文章“FLAT-PANEL DISPLAYS:Wavy prism sheet makes LCDs look better”中，对使用波浪棱镜片以使LCD看起来更好的问题进行了讨论，其每一个的内容通过引用整体并入本文。
授予Conley的美国专利4,414,316公开了适合于在产生三维光学效果中使用并且其特征在于具有均匀的整体厚度且具有均匀的精细清晰度和质量的双凸透镜形式的柔性、复合的透明双凸透镜状屏幕片，该专利的内容通过引用整体并入本文。该双凸透镜形式具有与复合片的整体厚度精确地相关的均匀的焦距，以在整个双凸透镜状屏幕片中提供均匀的高质量三维光学效果。
授予Conley等人的美国专利6,995,914公开了生产具有各向异性光学性质的双凸透镜状片材的方法，该专利的内容通过引用整体并入本文。
授予Raymond等人的美国专利7,731,813公开了用于制造用于显示隔行图像的装置的方法，该专利的内容通过引用整体并入本文。该方法包括提供透明材料的膜并且通过在该膜的第一侧上形成平行的透镜组而在该膜中创建透镜阵列，并且然后将包括多组细长图像元件的隔行图像结合至该膜的第二侧。
授予Niemuth的美国专利8,411,363公开了包括具有至少两个部分的第一表面、相反的第二表面以及形成在第一表面中的多个双凸透镜状透镜的双凸透镜状片材，该专利的内容通过引用整体并入本文。第一表面的每个部分包括一定数目的双凸透镜状透镜每厘米，该数目不同于第一表面的相邻部分的双凸透镜状透镜的数目每厘米。
授予Goggins的美国专利公开号2004/0136079和美国专利公开号2005/0286134公开了双凸透镜状透镜和用于制造该透镜的方法，并且特别是当透镜是双凸透镜状透镜网时，使得可以实现透镜的精加工操作和各种最终用途的应用或者使其与透镜网的制造一致适应，其每一个的内容通过引用整体并入本文。
衍射光栅是画有非常接近的平行线的玻璃板、塑料板或金属板，通过光的衍射和干涉产生光谱。衍射光栅是具有周期结构的光学部件，其将光分割和衍射为沿不同方向行进的若干束光。出现的着色是一种形式的结构着色。光束的方向取决于光栅的间距和光的波长，使得光栅用作色散元件。全息衍射光栅是高效压印的全息光学元件(HOE)。衍射光栅用于直接观看和分析来自不同气体管和其他光源的光谱。
本发明试图利用折射-反射结构例如双凸透镜状片材或圆筒、反射面板例如镜以及衍射光栅片，以解决利用太阳能面板所发现的至少一些上述问题。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于放大太阳能面板的输出的***，所述***包括：太阳能面板，所述太阳能面板具有光接收表面以及具有上边缘和下边缘的框架；以及第一折射-反射片，所述第一折射-反射片具有第二侧面和包括多个折射元件的第一侧面。第一折射-反射片被设置在下边缘的前面且靠近下边缘用于将太阳光反射至太阳能面板的光接收表面上，因此放大输出。
在一个实施方式中，第一折射-反射片的第二侧面也具有多个折射元件。
第一折射-反射片可以是双凸透镜状片材、线性棱镜片、阵列棱镜片和包括多个球面透镜的阵列棱镜片中之一。
在一个实施方式中，第一折射-反射片包括双凸透镜状片材，并且其中，多个折射元件包括多个线性双凸透镜状透镜。
太阳能面板可以是薄膜太阳能面板、多晶太阳能面板或单晶硅太阳能电池。
在一个实施方式中，第一折射-反射片被设置成使得多个线性双凸透镜状透镜沿垂直于太阳能面板的光接收表面的方向延伸。
在一个实施方式中，该***还包括第二折射-反射片，所述第二折射-反射片与第一折射-反射片类似并且被设置成与第一折射-反射片相邻用于将附加的太阳光反射至太阳能面板的光接收表面上，因此进一步放大输出。
在一个实施方式中，用于放大太阳能面板的输出的***还包括设置在第一折射-反射片的顶部上的第二折射-反射片用于将附加的太阳光反射至太阳能面板的光接收表面上，因此进一步放大输出。
在一个实施方式中，用于放大太阳能面板的输出的***还包括第二折射-反射片，所述第二折射-反射片与第一折射-反射片类似大体上被设置在太阳能面板的顶边缘上方并且被定向成用于将附加的太阳光反射至太阳能面板的光接收表面上，因此进一步放大输出。
在一个实施方式中，用于放大太阳能面板的输出的***还包括直立的折射-反射片，所述直立的折射-反射片位于太阳能面板的前面并且被定向成使得太阳光穿过折射-反射片并且在折射元件的作用下散射以落在太阳能面板的表面上因此照亮太阳能面板的光接收表面上的阴影，并且进一步放大由于阴影而减小的输出。
在一个实施方式中，直立的折射-反射片涂覆有抗反射涂层或包括抗反射膜，以允许更多的太阳光穿过直立的折射-反射片。
在一个实施方式中，第一折射-反射片的第二侧面具有涂覆有颜色或反射介质的光滑表面用于将附加的太阳光反射至太阳能面板的光接收表面上，因此进一步放大输出。
在一个实施方式中，用于放大太阳能面板的输出的***还包括设置在第一折射-反射片下的反射面板用于将附加的太阳光反射至太阳能面板的光接收表面上，以进一步放大输出同时还防止太阳能面板的燃烧。
在一个实施方式中，用于放大太阳能面板的输出的***还包括设置在第一折射-反射片下的反射面板用于将附加的太阳光反射至太阳能面板的光接收表面上，以进一步放大输出同时还防止太阳能面板的燃烧。
在一个实施方式中，反射面板包括具有明亮颜色的表面的面板或镜。
在一个实施方式中，用于放大太阳能面板的输出的***还包括设置在第一折射-反射片下的第一弯曲支承表面。
在一个实施方式中，用于放大太阳能面板的输出的***还包括分别设置在第一折射-反射片和第二折射-反射片下的第一弯曲支承表面和第二弯曲支承表面。
在一个实施方式中，用于放大太阳能面板的输出的***还包括设置在反射面板上方并且支承第一折射-反射片的透明的弯曲支承表面。
在一个实施方式中，用于放大太阳能面板的输出的***还包括右直立的折射-反射片和左直立的折射-反射片，所述右直立的折射-反射片和所述左直立的折射-反射片位于太阳能面板的右侧和左侧并且被定向成用于将附加的太阳光反射至太阳能面板的光接收表面上，以进一步放大输出。
在一个实施方式中，用于放大太阳能面板的输出的***还包括右直立的反射面板和左直立的反射面板，所述右直立的反射面板和所述左直立的反射面板位于太阳能面板的右侧和左侧并且被定向成用于将附加的太阳光反射至太阳能面板的光接收表面上，以进一步放大输出
在一个实施方式中，用于放大太阳能面板的输出的***还包括顶反射面板、左反射面板和右反射面板，所述顶反射面板、所述左反射面板和所述右反射面板被设置在太阳能面板周围并且被定向成用于将附加的太阳光反射至太阳能面板的光接收表面上，因此进一步放大输出。
在一个实施方式中，用于放大太阳能面板的输出的***还包括：右直立的反射面板和左直立的反射面板，所述右直立的反射面板和所述左直立的反射面板位于太阳能面板的右侧和左侧并且被定向成用于将附加的太阳光反射至太阳能面板的光接收表面上；分别位于右直立的反射面板和左直立的反射面板上的右直立的折射-反射片和左直立的折射-反射片，用于将附加的太阳光散射至太阳能面板的光接收表面上，以进一步放大输出同时还防止太阳能面板的燃烧。
在一个实施方式中，用于放大太阳能面板的***还包括：分别位于右直立的反射面板和左直立的反射面板上的右直立的折射-反射片和左直立的折射-反射片，用于将附加的太阳光散射至太阳能面板的光接收表面上，以进一步放大输出同时还防止太阳能面板的燃烧；以及顶反射面板、位于顶反射面板下方的顶弯曲支承表面和位于顶支承弯曲表面下方的顶折射-反射片。所述顶反射面板、所述顶折射-反射片和所述顶弯曲支承表面全部堆叠在一起并且被定向成用于将附加的太阳光反射至太阳能面板的光接收表面上，以进一步放大输出同时还防止太阳能面板的燃烧。
在一个实施方式中，用于放大太阳能面板的输出的***还包括至少一个侧反射材料条，所述至少一个侧反射材料条覆盖有侧折射-反射材料条并且被定向以将附加的太阳光反射至太阳能面板的光接收表面上，因此进一步放大输出同时还防止太阳能面板的燃烧。
在一个实施方式中，用于放大太阳能面板的输出的***还包括设置在折射-反射片的顶部上的衍射光栅片，用于将经反射的太阳光散射至太阳能面板的光接收表面上，因此进一步放大输出同时还防止太阳能面板的燃烧。
在本发明的另一方面，提供了一种用于放大太阳能面板的输出的***，所述***包括：太阳能面板，所述太阳能面板具有光接收表面以及具有上边缘和下边缘的框架；以及至少一个折射-反射圆筒，所述至少一个折射-反射圆筒具有内表面和包括多个折射元件的外横向表面。至少一个折射-反射圆筒被设置在下边缘的前面且靠近下边缘用于将太阳光反射至太阳能面板的光接收表面上，因此放大输出。
在一个实施方式中，至少一个折射-反射圆筒的外表面和内表面中至少之一涂覆有反射材料用于将附加的太阳光反射至太阳能面板的光接收表面上，因此进一步放大输出。
在一个实施方式中，用于放大太阳能面板的输出的***还包括具有反射横向外表面的反射圆筒，所述反射圆筒被设置在至少一个折射-反射圆筒内部用于将附加的太阳光反射至太阳能面板的光接收表面上，因此进一步放大输出。
在本发明的又一方面中，提供了一种用于放大太阳能面板的输出的***，所述***包括：太阳能面板，所述太阳能面板具有光接收表面以及具有上边缘和下边缘的框架；底反射面板、右反射面板和左反射面板，所述底反射面板、所述右反射面板和所述左反射面板被定向成用于将附加的太阳光反射在太阳能面板的光接收表面上，因此放大输出；以及位于光接收表面的前面的折射-反射片，用于散射来自底反射面板、右反射面板和左反射面板的经反射的太阳光，以防止太阳能面板的燃烧。
在一个实施方式中，用于放大太阳能面板的输出的***还包括顶反射面板，所述顶反射面板被定向成用于将附加的太阳光反射在太阳能面板的光接收表面上，因此进一步放大输出。
在本发明的又一方面中，提供了一种用于放大太阳能面板的输出的***，所述***包括：太阳能面板，所述太阳能面板具有光接收表面以及具有上边缘和下边缘的框架；以及衍射光栅片，用于将太阳光反射和散射至太阳能面板的光接收表面上，因此放大输出。
在一个实施方式中，根据用于放大太阳能面板的输出的***还包括设置在衍射光栅片下的反射面板，用于将附加的太阳光反射至太阳能面板的光接收表面上，因此放大由太阳能面板产生的输出功率。在另一实施方式中，衍射光栅的底侧涂覆有反射材料，用于将附加的太阳光反射至太阳能面板的光接收表面上，因此放大由太阳能面板产生的输出功率。
根据本发明的又一方面，提供了一种放大由太阳能面板产生的功率的方法，所述太阳能面板具有投射在其表面的一部分上的阴影，该方法包括：将具有第一侧面和第二侧面的折射-反射片放置在接近并大体上到太阳能面板的前面，使得太阳光照射该片的第一侧面和第二侧面中之一并且反射至太阳能面板的表面上。折射-反射片将经反射的太阳光散射在太阳能面板的表面上，因此照亮太阳能面板的表面上的阴影，使其暗度减弱并且因此放大由太阳能面板产生的输出功率。
在一个实施方式中，第一侧面具有多个折射元件并且第二侧面包括光滑表面。在另一实施方式中，第一侧面和第二侧面均具有多个折射元件。
在一个实施方式中，放置折射-反射片包括将具有多个折射元件的第一侧面面朝上放置，使得太阳光照射第一侧面并且反射至太阳能面板的表面上。该方法可以包括用颜色或用反射介质对折射-反射片的第二侧面的光滑表面进行涂覆。
在另一实施方式中，放置折射-反射片包括将具有光滑表面的第二侧面面朝上放置，使得太阳光照射第二侧面并且反射至太阳能面板的表面上。
在一个实施方式中，折射-反射片是双凸透镜状片材，并且多个折射元件包括多个双凸透镜。多个双凸透镜可以是线性的或非线性的。
在另一实施方式中，折射-反射片是线性棱镜片。
在又一实施方式中，折射-反射片是阵列棱镜片。阵列棱镜片可以包括多个球面透镜。
在一个实施方式中，将折射-反射片放置在反射面板的顶部上，该反射面板将附加的太阳光反射通过折射-反射片并且反射至太阳能面板的表面上。反射面板可以包括具有明亮颜色的表面的面板或者具有诸如镜的反射表面的面板。
在一个实施方式中，折射-反射片是矩形且是平坦的。在另一实施方式中，折射-反射片形成为圆筒。在又一实施方式中，折射-反射片形成为凹盘以将太阳光从多个角度导向太阳能面板。在又一实施方式中，折射-反射片形成为凸面板，以进一步将太阳光散布在太阳能面板上。
在一个实施方式中，太阳能面板和折射-反射片是可移动的以跟踪太阳光。在另一实施方式中，将折射-反射片在关键时间导向太阳，以提高太阳光的收集。
在一个实施方式中，太阳能面板包括安装在塔上的多个太阳能面板。
在一个实施方式中，太阳能面板包括薄膜太阳能面板。在另一实施方式中，太阳能面板包括单晶硅太阳能电池。在又一实施方式中，太阳能面板包括诸如太阳能屋顶板的太阳能屋顶部件。
在本发明的另一方面中，提供了一种用于放大太阳能面板的输出功率的***，该***包括太阳能面板和折射-反射片，用于实现放大太阳能面板的输出功率的前述方法中的任何一种。
在本发明的又一方面中，提供了一种放大由太阳能面板产生的输出功率的方法，所述太阳能面板具有投射在其表面的一部分上的物体的阴影，所述方法包括：将具有第一侧面和第二侧面的折射-反射片放置在物体与太阳能面板之间，使得太阳光进入该片的第一侧面和该片的第二侧面中之一，并且经由相反侧面离开并到达太阳能面板上。折射-反射片将太阳光散射在太阳能面板的表面上，因此照亮太阳能面板的表面上的阴影，使其暗度减弱，并且因此放大由太阳能面板产生的输出功率。
在一个实施方式中，第一侧面具有多个折射元件，并且第二侧面包括光滑表面。在另一实施方式中，第一侧面和第二侧面均具有多个折射元件。
在一个实施方式中，放置折射-反射片包括将具有多个折射元件的第一侧面面向太阳光源放置，使得太阳光进入第一侧面并且离开具有光滑表面的第二侧面。
在另一实施方式中，放置折射-反射片包括将具有光滑表面的第二侧面面向太阳光源放置，使得太阳光进入第二侧面并且离开具有多个折射元件的第一侧面。
在一个实施方式中，折射-反射片是双凸透镜状片材，并且多个折射元件包括多个双凸透镜。
在另一实施方式中，折射-反射片包括多个凸透镜。
在又一实施方式中，折射-反射片包括道威棱镜的阵列。
在另一实施方式中，折射-反射片是波浪棱镜片。
在一个实施方式中，折射-反射片大体上沿平行于太阳能面板的方向放置。
在一个实施方式中，折射-反射片涂覆有抗反射涂层，以允许更多的太阳光穿过该折射-反射片。在另一实施方式中，折射-反射片还包括抗反射膜，以允许更多的太阳光穿过该折射-反射片。
在本发明的又一方面中，提供了一种放大用于太阳能面板的输出功率的方法，所述太阳能面板具有投射在其表面的一部分上的阴影，该方法包括：将具有第一侧面和第二侧面的第一折射-反射片放置在物体与太阳能面板之间，使得太阳光进入该片的第一侧面和该片的第二侧面中之一，并且经由相反侧面离开；以及将具有第一侧面和第二侧面的第二折射-反射片放置在接近并大体上到太阳能面板的前面，使得离开第一折射-反射片的太阳光从第二折射-反射片反射并且反射至太阳能面板的表面上。第一折射-反射片和第二折射-反射片中的每一个将太阳光散射在太阳能面板的表面上，因此照亮太阳能面板的表面上的阴影，使其暗度减弱，并且因此放大由太阳能面板产生的输出功率。
在一个实施方式中，该方法还包括将反射面板放置在第一折射-反射片下，用于将附加的太阳光反射通过第一折射-反射片并且反射至太阳能面板的表面上。
在本发明的又一方面中，提供了一种用于放大太阳能面板的输出功率的***，该***包括太阳能面板、第一折射-反射片和第二折射-反射片，用于实现放大太阳能面板的输出功率的前述方法。
附图说明
现在将仅通过示例的方式参照附图来描述实施方式，在附图中：
图1A是用于说明本发明的各个实施方式的两个太阳能面板的***的透视图，示出了利用万用表给出了由太阳能面板产生的电流的测量；
图1B是太阳能面板的另一***的透视图，其中一个面板具有投射在其上的物体的阴影；
图1C是本领域已知的以单侧线性双凸透镜状片材的形式的折射-反射片的透视图；
图1D是本领域已知的以线性棱镜片的形式的折射-反射片的透视图；
图1E是以包括球面凸透镜元件的棱镜阵列片的形式的折射反射片的透视图，称为复眼透镜；
图2A是根据本发明的实施方式的图1B的***的透视图，包括位于太阳能面板中的一个的下边缘的前面且靠近太阳能面板中的一个的下边缘的在地面上的折射-反射片，使得太阳光在折射-反射片上反射并且然后反射至该太阳能面板的表面上以放大其输出功率；
图2B是图1A的***的透视图，其中没有投射在两个太阳能面板中的任何一个上的物体的阴影；
图3是根据本发明的实施方式的图1A的***的透视图，包括位于太阳能面板中的一个的下边缘的前面且靠近太阳能面板中的一个的下边缘的在地面上的两个相邻的折射-反射片，使得太阳光在折射-反射片上反射并且然后反射至该太阳能面板的表面上以放大其输出功率；
图4是根据本发明的实施方式的如图3所示的***的透视图，除了两个折射-反射片堆叠在彼此的顶部上并且位于太阳能面板中的一个的下边缘的前面且靠近下边缘的在地面上之外；
图5是根据本发明的实施方式的如图4所示的***的透视图，但是具有放置在地面上的与两个堆叠的折射-反射片相邻的第三折射-反射片，用于将附加的太阳光反射至相同太阳能面板的表面上；
图6是根据本发明的实施方式的如图2B所示的***的透视图，但是具有放置在太阳能面板中的一个的下边缘的前面且靠近太阳能面板中的一个的下边缘的在地面上的一个折射-反射片和位于相同太阳能面板的顶边缘附近且成角度的另一折射-反射片用于将太阳光反射至太阳能面板的表面上；
图7A是根据本发明的实施方式的图1B的***的透视图，包括定位到在其表面的一部分有阴影遮挡的太阳能面板的前面的直立的折射-反射片，使得太阳光穿过折射-反射片并到达该太阳能面板的表面上，以放大太阳能面板的输出；
图7B是根据本发明的实施方式的图1A的***的透视图，包括定位到太阳能面板的前面的直立的折射-反射片，使得太阳光穿过折射-反射片并到达该太阳能面板的表面上，以放大太阳能面板的输出；
图8A是根据本发明的实施方式的图1B的***的透视图，包括放置在太阳能面板的前面靠近其下边缘的在地面上的第一折射-反射片以及位于该太阳能面板的前面的第二直立的折射-反射片，以放大太阳能面板的输出功率；
图8B是图8A的实施方式的透视图，其中没有投射在太阳能面板中的任何一个上的物体的阴影；
图9A是图1B的***的透视图，包括如本领域中已知的用于将太阳光反射至被阴影部分地遮挡的太阳能面板上的反射面板例如镜，以放大太阳能面板的输出功率；
图9B是图9A的***的透视图，其中没有投射在两个太阳能面板中的任何一个上的物体的阴影；
图10是与图9B的***类似的***的透视图，但是使用了涂覆有反射材料的折射-反射片；
图11A是根据本发明的实施方式的图9A的***的透视图，但是包括放置在反射面板上的折射-反射片，以放大太阳能面板的输出功率；
图11B是图11A的实施方式在没有投射在两个太阳能面板中的任何一个上的物体的阴影的情况下的透视图；
图12是根据本发明的实施方式的与图9B的***类似的***的透视图，但是附加地具有放置在反射面板的顶部上的涂覆有反射材料的折射-反射片；
图13是根据本发明的实施方式的如图12所示的***的透视图，但是具有放置在太阳能面板中的一个的下边缘的前面且靠近太阳能面板中的一个的下边缘的在地面上的一个涂覆有反射材料的折射-反射片和位于相同太阳能面板的顶边缘附近且成角度的另一涂覆有反射材料的折射-反射片用于将太阳光反射至该太阳能面板的表面上；
图14是与图1A的***类似的太阳能面板的***的透视图，用于比较由直立的折射-反射片投射的阴影和由不透明物体投射的阴影对由太阳能面板产生的功率的影响；
图15A是两个薄膜7瓦太阳能面板的***，示出有用于建立用于比较的基准的电压测量；
图15B是图15A的太阳能面板的***，示出有用于建立用于比较的基准的电流测量；
图16A是图15A的太阳能面板的***，其中物体的阴影投射在两个太阳能面板中的一个上，示出有电流测量；
图16B是图16A的太阳能面板的***，示出有电压测量；
图17A是图16A的太阳能面板的***，包括放置在太阳能面板的前面靠近其下边缘的在地面上的诸如镜的反射面板，示出有电流测量；
图17B是图17A的太阳能面板的***，但是示出有电压测量；
图18A是图16A的太阳能面板的***，包括放置在太阳能面板的前面靠近其下边缘的在地面上的折射-反射片，示出有电流测量；
图18B是图18A的太阳能面板的***，示出有电压测量；
图19A是图16A的太阳能面板的***，包括放置在太阳能面板的前面靠近其下边缘的在地面上的诸如镜的反射面板以及在反射面板的顶部上的折射-反射片，示出有电流测量；
图19B是图19A的太阳能面板的***，示出有电压测量；
图20A是如图15A的太阳能面板的***，包括放置在太阳能面板的前面与太阳能面板成直角且靠近太阳能面板的下边缘的在地面上的三个折射-反射片，示出有电流测量；
图20B是图20A的太阳能面板的***，示出有电压测量；
图21是太阳能面板的***，该***包括放置在第一太阳能面板的前面靠近其下边缘的在地面上并且相对于第一太阳能面板具有直角的三个反射面板，以及放置在第二太阳能面板的前面靠近其下边缘的在地面上并且相对于第二太阳能面板具有最佳角度、均具有在其顶部上的折射-反射片的三个反射面板；
图22是与图21的***类似的太阳能面板的***，但是其中两个面板相对于反射面板具有最佳角度；
图23是与图21的***类似的太阳能面板的***，但是其中两个面板相对于反射面板具有直角；
图24A是根据本发明实施方式的具有多个折射-反射圆筒的太阳能面板的前透视图；
图24B是由反射纸板材料制成的纸板圆筒；
图25A是用于将具有位于太阳能面板的下边缘的前面且靠近太阳能面板的下边缘的折射-反射圆筒的太阳能面板的电流与对照太阳能面板进行比较的***的透视图；
图25B是用于将如图25A所示的具有位于太阳能面板的下边缘的前面且靠近太阳能面板的下边缘的折射-反射圆筒的太阳能面板的电压与对照太阳能面板进行比较的***的透视图；
图26A是与图25A的***类似的***的透视图，其中，折射-反射圆筒与如图24B所示的由反射纸板材料制成的圆筒附加地适配，示出有电流测量；
图26B是与图26A的***类似的***的透视图，示出有电压测量；
图27A是用于将如图25A所示的具有位于太阳能面板的下边缘的前面且靠近太阳能面板的下边缘的折射-反射圆筒的太阳能面板的性能与具有放置在另一太阳能面板的下边缘的前面且靠近另一太阳能面板的下边缘的折射-反射片的太阳能面板的性能进行比较的***的透视图，示出有电流测量；
图27B是与图27A的***类似的***的透视图，示出有电压测量；
图28是太阳能面板的***的透视图，其中一个面板具有用于反射太阳光线的具有附接至其的折射-反射片的透明的防暴护罩，该护罩被设置到太阳能面板中的一个的下边缘的前面且靠近太阳能面板中的一个的下边缘；
图29是与图28的***类似的***的透视图，但是具有附加的防暴护罩，该附加的防暴护罩具有附接至其的保持在相同太阳能面板的顶边缘上方的折射-反射片；
图30是与图28的***类似的***的透视图，但是具有放置在防暴护罩下的诸如镜的反射面板；
图31是与图30的***类似的***的透视图，但是附加地具有放置在具有放置在其前面的防暴护罩的相同太阳能面板的侧面的两个直立的折射-反射片；
图32是与图30的***类似的***的透视图，但是附加地具有放置在具有放置在其前面的防暴护罩的相同太阳能面板的侧面的两个直立的反射面板；
图33是太阳能面板的透视图，所述太阳能面板具有放置在一个面板的下边缘的前面且靠近一个面板的下边缘的涂覆有反射材料的折射-反射片以及放置在相同太阳能面板的侧面和上方的用于反射相同太阳能面板上的太阳光线的三个反射面板；
图34是示出由四个线性双凸透镜状片材围绕的太阳能面板的图，所述线性双凸透镜状片材具有已被观察到的用于将太阳光线反射至太阳能面板上的线性双凸透镜状透镜的最佳偏振；
图35是与图34的图类似的图，但是其中四个线性双凸透镜状片材相对于太阳能面板以凸出的方式弯曲；
图36是与图34的图类似的图，但是其中四个线性双凸透镜状片材相对于太阳能面板以凹入的方式弯曲；
图37是与图34的图类似的图，但是其中两个线性双凸透镜状片材相对于太阳能面板以凸出的方式弯曲并且两个线性双凸透镜状片材相对于太阳能面板以凹入的方式弯曲；
图38是示出由四个线性双凸透镜状片材围绕的太阳能面板的图，所述线性双凸透镜状片材具有已被观察到的用于将太阳光线反射至太阳能面板上的线性双凸透镜状透镜的低于最佳偏振；
图39是与图38的图类似的图，但是其中四个线性双凸透镜状片材相对于太阳能面板以凸出的方式弯曲；
图40A是太阳能面板的***的透视图，其中一个面板由反射面板从三个侧面围绕，每个反射面板包括反射面板和放置在反射面板的顶部上的折射-反射片，示出有电流测量；
图40B是图40A的***，但是示出有电压测量；
图41A是与图40A类似的***，但是还具有投射在太阳能面板中的一个上的阴影；
图41B是与图40B类似的***，但是还具有投射在太阳能面板中的一个上的阴影；
图42是太阳能面板的***的透视图，其中一个太阳能面板从4个侧面用反射面板围绕，其中两个是放置在该太阳能面板的侧面的覆盖有双凸透镜状片材的镜，并且具有镜背衬的透明防暴护罩到顶部和底部；
图43是太阳能面板的***的透视图，其中一个太阳能面板从4个侧面用反射面板围绕，其中三个是放置在该太阳能面板的侧面和底部的覆盖有双凸透镜状片材的镜，并且诸如防暴护罩的透明表面覆盖有双凸透镜状片材并且具有镜背衬；
图44是太阳能面板的***的透视图，其中一个面板具有三个反射面板，三个反射面板覆盖有放置在太阳能面板中的一个的下边缘的前面且靠近太阳能面板中的一个的下边缘的折射-反射片；
图45是图44的***的透视图，但是附加地具有放置在该面板的两侧的带有折射-反射片盖的两个直立的反射面板，反射面板具有反射面板和折射-反射片盖；
图46A是图40A的***的透视图，但是附加地具有弯曲并放置在具有反射器面板的面板的前面的诸如双凸透镜状片材的折射-反射片；
图46B是图46A的***的顶视图；
图47是与图46A的***类似的***的透视图，但是没有放置在三个反射面板上的折射-反射片；
图48是与图47的***类似的***的透视图，但是附加地包括保持在由其他反射面板围绕的太阳能面板的顶边缘上方且靠近太阳能面板的顶边缘的诸如镜的反射面板；
图49是太阳能面板的***的透视图，其中一个面板具有在其底边缘的前面且靠近底边缘的带有折射-反射片盖的四个反射面板，以及具有附接至该面板的侧边缘的折射-反射片盖的附加的两个反射材料条；
图50是与图49的***类似的***的透视图，但是以具有附接至该面板的顶边缘的折射-反射盖的附加的反射材料条为特征；以及
图51是两个太阳能面板的***的透视图，两个太阳能面板均具有在其底边缘的前面且靠近其底边缘的带有折射-反射盖片的反射面板，并且其中一个面板附加地具有放置在折射-反射片的顶部上的衍射光栅片。
具体实施方式
虽然上述背景技术已经确定了现有技术中已知的特定问题，但是本发明部分地提供了新的有用的应用。
图1A是两个30瓦的单晶太阳能面板40、45的现有技术***的透视图。太阳能面板40和45的输出电流基本相同，这使其成为用于比较各种配置的良好***。图1B是两个2.5瓦的非晶(薄膜)太阳能面板40、45的另一现有技术***的透视图，其中一个太阳能面板40具有在太阳光10指向太阳能面板时投射在太阳能面板40上的物体20的阴影30。两个万用表60、65分别用于测量太阳能面板40和45的输出电流。已经观察到，即使遮挡太阳能面板40的一部分的局部阴影也对输出电流具有重要影响，并且因此影响其输出功率。在该示例中，面板40和45是薄膜太阳能面板。如所示，万用表65示出针对面板45的输出电流为0.1A，而万用表60示出针对面板40的输出电流为0.01A(10mA)。尽管面板40的表面的仅一部分被物体20的阴影30遮挡，但是输出电流的下降为约90％。
图1C是如本领域已知的以单侧线性双凸透镜状片材800的形式的折射-反射片的透视图。线性双凸透镜状片材800在其第一侧面上具有以多个线性双凸透镜810的形式的多个折射元件。图1D是如本领域已知的以线性棱镜片900的形式的折射-反射片的透视图。线性棱镜片900在其一侧面上具有以多个线性棱镜元件910的形式的多个折射元件。图1E是以包括球面凸透镜元件的棱镜阵列片的形式的折射反射片的透视图，称为复眼透镜。阵列棱镜片1000包括球面元件1010。在其他实施方式(未示出)中，棱镜元件可以是圆锥形棱镜、金字塔形棱镜、道威棱镜等。在其他实施方式(未示出)中，折射-反射片可以是波浪棱镜片。在以上实施方式中的任意实施方式中，折射元件还可以形成或位于除第一侧面之外的第二侧面(未示出)上。
发明人使用了图1C至图1E中已示出的折射-反射片与太阳能面板结合以及其他反射面板，以放大存在阴影或其他情况的太阳能的输出，如以下说明的。
图2A是根据本发明的实施方式的图1B的***的透视图，其以用于减小阴影30的折射-反射片100为特征。折射-反射片100大体上放置在太阳能面板40的前面且靠近其下边缘的平放在地面上。折射-反射片100从由阴影30覆盖的区域周围的区域接收太阳光。所接收的太阳光被反射并散射至太阳能面板40的表面上。这致使面板40上的阴影部分230变得比图1B的原始阴影30更亮并且暗度减弱。因此，已观察到万用表60的输出电流为约0.02A。虽然仍然比没有任何阴影遮挡的太阳能面板45的一部分的太阳能面板45产生的输出电流(0.10A)低80％，但是其中在太阳能面板40的前面的在地面上放置有折射-反射片100的面板40的输出电流是在如图1B所示的不使用折射-反射片100的情况下的太阳能面板40的输出电流的两倍(即，增加了100％)。观察到在输出电压中的微小变化。由于太阳能面板的输出功率等于输出电压与输出电流的乘积，因此在输出电流的增加会产生在输出功率的类似增加。因此，针对图2A，折射-反射片100的使用将被阴影部分地遮挡的太阳能面板的输出功率提高了100％。
图2B是图1A的***的透视图，但是具有其中以与图2A中的实施方式相同的方式放置在太阳能面板40的前面的在地面上的折射-反射片100而没有投射在两个太阳能面板40和45中的任何一个上的物体的阴影。因此，暴露于太阳光10的太阳能面板45产生了如由万用表65所指示的1.16A的电流。折射-反射片100在太阳能面板40的前面且靠近其下边缘的在地面上的放置引起附加的太阳光10反射至太阳能面板40上。因此，观察到由太阳能面板40产生并由万用表65指示的输出电流为1.30A，该电流比太阳能面板45的输出电流高。因此当经受相同量的太阳光10时，使用放置在面板40的前面的在地面上的折射-反射片100使输出功率提高了约12％。
图3是根据本发明的实施方式的图2B的***的透视图，但是包括位于太阳能面板40的下边缘的前面且靠近太阳能面板40的下边缘的在地面上的两个相邻的折射-反射片100和102，使得太阳光10在折射-反射片上反射并且然后反射至该太阳能面板40的表面上以放大其输出功率。折射-反射片100在太阳能面板40的近端而片102在太阳能面板40的远端。在这种情况下，太阳能面板45产生1.18A的电流，但是太阳能面板40产生1.35A。因此，在输出功率的提高为约14.4％。因此，与其中具有一个折射-反射片与其一起使用的太阳能面板相比，位于太阳能面板40远端的附加的折射-反射片102使太阳能面板的输出功率有了额外的提高，虽然提高幅度不大。
图4是根据本发明的实施方式的如图3所示的***的透视图，除了两个折射-反射片100和102堆叠在彼此的顶部上并且位于太阳能面板40的下边缘的前面且靠近太阳能面板40的下边缘的在地面上用于将太阳光10反射至太阳能面板40的表面上之外。在该实施方式中，片100和102是均具有沿相同方向定向即具有相同偏振的线性双凸透镜状透镜的线性双凸透镜状片材。与来自太阳能面板45的输出电流1.16A相比，观察到太阳能面板40的输出电流为1.36A。因此，观察到超过17％的提高。因此，折射-反射片的堆叠优选于使用单个片并且优选于使用两个相邻的片，如图2B和图3的实施方式中分别所进行的。
图5是根据本发明的实施方式的如图4所示的***的透视图，但是具有放置在地面上的与两个堆叠的折射-反射片100和102相邻的第三折射-反射片104，用于将附加的太阳光反射至太阳能面板40的表面上。与针对太阳能面板45的1.16A相比，由太阳能面板40生成的观察电流为1.42A。因此，通过使用两个堆叠的片例如具有相同偏振的线性双凸透镜状片材100、102以及从堆叠的片相对于太阳能面板40的下边缘的远端放置的附加的相邻片104，可以实现输出在电流/功率中超过20％的提高。
图6是根据本发明的实施方式的如图2B所示的***的透视图，但是具有放置在太阳能面板40的下边缘的前面且靠近太阳能面板40的下边缘的在地面上的一个折射-反射片100和位于相同太阳能面板40的顶边缘附近且成角度的另一折射-反射片106用于将太阳光反射至太阳能面板的表面上。面板45的输出电流为1.17A而面板40的输出电流为1.52。因此，两个片100和106通过在其上反射更多太阳光而增加了面板40的输出电流。在输出电流方面提高约30％。
在一个实施方式中，所使用的折射-反射片均具有第一侧面和第二侧面，该第一侧面具有多个折射元件，该第二侧面具有光滑表面。在一个实施方式中，折射-反射片放置在地面上，其中包含折射元件的侧面面朝上用于接收太阳光并使太阳光朝向太阳能面板反射。在该实施方式中，折射-反射片的第二侧面的光滑表面可以涂覆有颜色以增加该片的太阳光的反射率。可替选地，折射-反射片的第二侧面的光滑表面可以涂覆有反射介质。在另一实施方式中，折射-反射片放置在地面上，其中光滑侧面面朝上用于接收太阳光并将太阳光朝向太阳能面板反射。
在另一实施方式中，包含折射元件的侧面面朝上，并且折射元件涂覆有反射涂层以增加对太阳能面板的光的反射量。涂层可以是折射-反射片的制造工艺的一部分或者可以涂在折射元件的顶表面上。反射涂料或镜涂层可以是银色、铬色、金色、白金色、青铜色、红色、绿色、蓝色或任何其他合适的颜色或颜色的组合，以便控制反射的输出以及增加建筑色彩选择。这些实施方式中的一些将参照如下所述的图10和图12至图13示出。由此产生的折射-反射片有点类似于镜增强器发挥作用，但是具有将反射光分散在太阳能面板上的附加的好处，这避免了烧毁，如以下进一步说明的。
转至图7A，图7A是根据本发明的另一实施方式的图1B的***的透视图，其以直立的折射-反射片200为特征用于减少阴影。在该实施方式中，折射-反射片200放置于在太阳能面板40上投射阴影30的物体20与太阳能面板40之间。片200的放置使得太阳光进入片的一个侧面并离开相反侧面且到达太阳能面板。在一个实施方式中，在物体20与太阳能面板40之间放置折射-反射片200包括将折射-反射片200放置成使得太阳光进入具有多个折射元件的第一侧面。在另一实施方式中，在物体20与太阳能面板40之间放置折射-反射片200包括将折射-反射片200放置成使得太阳光进入具有光滑表面的第二侧面。在另一实施方式中，在物体20和太阳能面板40的任一侧面上放置折射-反射片200包括将折射-反射片200放置成使得太阳光进入具有光滑表面的第二侧面。在又一实施方式中，折射-反射片200在两个侧面上均具有多个折射元件。折射-反射片200将太阳光散射在太阳能面板的表面上，因此照亮太阳能面板的表面上的阴影330，使其阴影暗度减弱，并且因此放大太阳能面板40的输出功率。如在图7A中所看到的，使用片200产生的输出电流是如在图1B的情况下测量的在没有片200的情况下测量的输出电流的600％。图7B是具有如图7A中的直立的折射-反射片200的图1A的实施方式的透视图。在这种情况下，太阳能面板40的输出电流(为0.96A)为太阳能面板45的输出电流(为1.2A)的约80％。因此，在无阴影的配置中折射-反射片200的使用使太阳能面板的输出电流减小了约20％，但是在阴影投射在太阳能面板上的情况下，使输出电流大大增加了约800％。总的来说，在对于一天的大部分时间阴影可能投射在面板上的区域中，通过使用如图7A和图7B中的布置，可以增加太阳能面板全天的平均输出功率。
现在转至图8A，图8A是根据本发明的又一实施方式的图1B的***的透视图，其以两个折射-反射片100和200为特征，用于减少投射在太阳能面板40上的阴影。在该实施方式中，太阳光10如之前朝向太阳能面板40投射物体20的阴影30。折射-反射片200放置在物体20与面板40之间，使得太阳光10进入第一折射-反射片200的一个侧面并且从另一侧面朝向面板40离开。另外，另一折射-反射片100放置在接近并且大体上在太阳能面板40的前面在地面上，使得离开片200的一些太阳光在折射-反射片100上反射并且反射至太阳能面板40上。太阳光通过片200和片100两者的散射效果致使面板40上的阴影430大大减少。观察到从面板40观察到的输出电流为从其中不存在折射-反射片的面板45观察到的输出电流的800％高。换句话说，与其上没有阴影的面板45相比，电流减少仅20％。图8B是图8A的实施方式的透视图，没有投射在两个太阳能面板中的任何一个上的物体的阴影。在这种情况下，面板40的输出电流(0.09A)是面板45的输出电流(0.1A)的90％。结合面板45与面板40之间的输出电压的少量减少，已经观察到面板40的输出功率为面板45的输出功率的约88.76％。有利的是，这种布置大大提高了被阴影部分地遮挡的太阳能面板的性能，当不存在阴影时实际上没有性能损失。
在另一实施方式中，折射-反射片100在第一侧面和第二侧面两者上均具有多个折射元件。当折射-反射片100大体上放置在太阳能面板40的前面在地面上时，太阳光10在片100上朝向太阳能面板40反射。
图9A是图1B的***的透视图，其以如本领域中已知的放置在太阳能面板40的前面试图减少阴影30的反射面板500为特征。反射面板500将太阳光反射至太阳能面板40的表面上。然而，由于太阳光集中在面板的小块区域上，因此阴影30没有显著减少。来自万用表60和65的电流读数类似于它们在图1B中的读数。
图9B是具有与图9A的反射面板500类似的反射面板500的***的透视图，但是其以与图1A类似的面板的***而没有投射在太阳能面板40和45中的任何一个上的物体的阴影为特征。太阳能面板40产生1.66A而太阳能面板45产生1.19A。在这种情况下，太阳能面板40的输出比太阳能面板45的输出高出约33％，这是因为面板40接收直射的太阳光和反射的太阳光两者。然而，使用镜可能会使针对太阳能面板40的保修失效，因为太阳的反射会集中在太阳能面板上的小块区域中，这会导致电池的燃烧。例如，对于图9A当太阳光10处于不同方向并且在太阳能面板40上没有阴影时，或者对于图9B通常直接落在太阳能面板40上的太阳光以及从反射面板500直接反射的太阳光都将集中在小块区域中，因此高出太阳能面板40的额定值，导致在该区域上的电池的燃烧。电池燃烧通常不被太阳能面板的保修覆盖。
图10是与图9B的***类似的***的透视图，但是使用了涂覆有反射材料的折射-反射片代替镜。折射-反射片是线性双凸透镜状片材550，该线性双凸透镜状片材550涂覆有反射材料并且放置在太阳能面板40的下边缘的前面且靠近太阳能面板40的下边缘在地面上，其中双凸透镜状透镜侧面面朝上。太阳光10在片材550上反射并且然后反射至太阳能面板40的表面上。与针对不具有放置在其前面的折射-反射片或双凸透镜状片材的太阳能面板45的输出电流1.15A相比，从太阳能面板观察到的输出电流为1.43A。因此，输出电流因而输出功率增加了24％。针对太阳能面板40观察到的输出电流小于如图9B所描述的使用诸如镜的反射面板观察到的输出电流。然而，由于多个双凸透镜状透镜沿不同方向反射太阳光线，因此太阳能面板40上的经反射的光线分布在太阳能面板40的表面上并且不会集中在某个区域中。在产生比使用镜时观察到的略小的电流的同时，太阳光线的分布确保了不会超过太阳能面板40的额定值，并且因此不会发生烧毁。有利的是，在显著放大了输出功率的同时，避免了对太阳能面板40的损坏。
图11A是根据本发明的实施方式的图9A的***的透视图，其以反射面板500和放置在反射面板500上的折射-反射片600用于减少阴影30为特征。落在折射-反射片600上的太阳光经历两条路径。太阳光的一部分反射至折射-反射片600上然后反射至面板40的表面。太阳光的另一部分穿过折射-反射片600、在反射面板500上反射、再次穿过折射-反射片600、并且然后落在面板40上。有利的是，更多的太阳光最终落在面板40上，并且因此，与由如图1B中的被阴影遮挡的面板40产生的输出电流相比，输出电流增加。另外地，尽管阴影投射在太阳能面板40的一部分上，但是由太阳能面板40产生的功率接近由太阳能面板45产生的功率。例如，从太阳能面板40观察到输出电流为0.29A。因此，面板40的输出电流(0.29A)为面板45的输出电流的约24％。在存在投射在面板40上的类似阴影的情况下，用相同的太阳能面板进行测试(未示出)致使面板40产生仅0.09A。因此，反射面板500和折射-反射片600使输出功率增加0.29A/0.09A＝3.2倍，或320％。
图11B是图11A的实施方式在没有投射在两个太阳能面板中的任何一个上的物体的阴影的情况下的透视图。在这种情况下，太阳能面板40产生比太阳能面板45多约20％的功率，如由以下事实指示：太阳能面板40的输出电流为1.42A而太阳能面板45的输出电流为仅1.19A。在图11A和图11B两者中，折射-反射片600的使用使从反射面板500反射的太阳光散射并且散射在太阳能面板40的电池上，从而防止过多的太阳光落在太阳能面板40的特定小块区域上而引起电池的燃烧，而同时增加输出功率超过简单使用直射太阳光的太阳能面板的输出功率。虽然功率增加略小于图9B的其中单独使用镜的***的功率增加(其功率增加了40％)，但是避免电池的烧毁和保修无效的优势大大弥补了功率增加的小的差异。在一个实施方式中，反射面板500包括明亮颜色的表面。在另一实施方式中，反射面板500包括镜的反射表面。
图12是根据本发明的实施方式的与图9B的***类似的***的透视图，但是附加地具有放置在反射面板500的顶部上的涂覆有反射材料的折射-反射片550。在这种情况下，从太阳能面板40观察到的电流输出为1.53A而面板45产生的电流输出为1.18A。这相当于输出电流增加了约30.5％(并且由于电压大致相同，因此输出功率增加)。与图10的其中单独使用涂覆有反射材料的折射-反射片550而没有反射面板的情况相比，在图12的***中观察到的输出电流的小的增加可以归因于除了通过在片550上的反射喷涂所实现的反射能力之外的来自反射面板500的少量反射能力。类似地，与使用放置在反射面板500的顶部上的不具有反射涂层的折射-反射片或线性双凸透镜状片材600相比，在图12中观察到的比图11B的***的输出电流的小的增加可以归因于施加至片550的反射涂层。
图13是与图12的***类似的***的透视图，但是利用了涂覆有反射材料并且位于太阳能面板40上方的附加的折射-反射片552，使得片550和552中的每一个的涂覆表面定向成将太阳光反射至太阳能面板上。例如，折射-反射片550可以是使其透镜侧面涂覆有反射材料的线性双凸透镜状片材，并且折射-反射片550放置在太阳能面板50的下边缘的前面且靠近太阳能面板50的下边缘的地面上。类似地，折射-反射片552可以是使其透镜侧面涂覆有反射材料的线性双凸透镜状片材，并且定位成靠近太阳能面板40的顶边缘并且定向成使得涂覆的透镜侧面将太阳光线10反射至太阳能面板40的表面上。与来自面板45的1.20A的输出电流相比，观察到面板40的输出电流为1.87A。这相当于增加了56％，此外，其中光线分布在太阳能面板40的表面上，这有利地不会造成电池的燃烧。
在另一实施方式中，涂层的颜色和/或光泽都可以施用至折射-反射片的折射元件或光滑侧面。与对可能在底部处的光滑侧面进行着色相比，对折射侧面进行着色可能会在面板上产生更多或更少的反射(因为片以折射侧面面朝上放置在地面上)。可以改变颜色以控制从折射-反射片反射并反射至太阳能面板上的光的量。有利地，这允许透镜以受控的反射输出来生产，以及为作为太阳能面板***的可见部件的折射-反射片创造美学附加。可以将着色添加至制造过程，由此以该种颜色或多种颜色生产材料，并且不需要涂色。可以改变颜色，由此使用多种颜色，并且还可以混合光泽，从而建立针对折射-反射片的迷彩效果。这允许折射-反射片融入背景中，用作炫目的迷彩，其中高对比度图像可能破坏折射-反射片的轮廓，或简单用作建筑色彩选择，以帮助与结构或环境或其组合的融合或形成对比。着色也可以用于广告、艺术品、模拟的屋顶结构例如屋顶瓦片或砖块。
图14是太阳能面板***的透视图，其中，折射-反射片200放置在面板40的前面，没有物体的阴影投射在该面板40上，并且物体20的阴影770投射在另一面板45上。片200在面板40上投射轻度的阴影730。***将由具有放置在太阳能面板40的前面的折射-反射片200的太阳能面板40生成的电流与由在太阳能面板45上投射有物体20的阴影770的太阳能面板45生成的电流进行了比较。可以看出，面板40产生0.92A而面板45产生仅0.08A。因此，与甚至由面板45上的物体20的部分阴影770所引起的减小相比，由于折射-反射片200放置在面板40的前面而引起生成的电流减小是极小的。
图15A和图15B示出了用于在测试本发明的实施方式时使用的两个薄膜7W太阳能面板的***。在图15A中万用表60和65被配置成用于电压测量。确定面板40产生27.9V并且面板45产生27.5V。在图15B中万用表60和65被配置成用于电流检测。发现面板40产生0.23A，而面板45产生0.26A。在面板40与面板45之间生成的电压和电流的那些微小变化可以归因于制造差异。
图16A和图16B示出了图15A和图15B的***，其中物体20的阴影投射在太阳能面板40上。在图16A中，发现太阳能面板45产生0.26A，与图15B没有变化，而被物体20的阴影部分地遮挡的太阳能面板40与图15A中的0.23A相比产生仅0.03A。参照图16B，观察到来自面板40的电压从27.9V下降至26.6V，而面板45保持在27.5V。通过计算功率，功率为电压和电流的积，发现针对太阳能面板40，功率等于26.6V*0.03A＝0.798W。相比之下，在图15A和图15B的***中，针对相同的太阳能面板40的功率为27.9V*0.23A＝6.417W。因此，阴影引起太阳能面板40的功率下降至在无阴影情况下产生的功率的约12.43％。
图17A和图17B示出了其中将诸如镜的反射面板500放置在面板40的下边缘的前面且靠近面板40的下边缘用于将太阳光10反射至面板40的表面上的***。在使用镜的情况下，发现由面板40产生的电压为27.0V。然而，如图17A中所示电流没有变化。因此，由太阳能面板40产生的功率为27.0*0.03＝0.81W，这为图15A和图15B中的相同太阳能面板在没有阴影的情况下产生的功率的约12.6％。因此，在存在阴影的情况下，镜不能显著提高由面板40产生的功率。
图18A和图18B示出了图15A和图15B的***，其中，折射-反射片100放置在面板40的下边缘的前面且靠近面板40的下边缘用于将太阳光10反射至面板40的表面上。在这种情况下，来自太阳能面板40的测得的电流为0.05A，并且电压为26.9V。因此，功率为1.345W，这为由图15A和图15B中的***的面板40在无阴影的情况下产生的功率的约21％。因此，可以是线性双凸透镜状片材或类似的片材的折射-反射片100在存在阴影的情况下提高了由面板40产生的功率。
图19A和图19B示出了图15A和图15B的***，其中，折射-反射片100堆叠在反射面板500的顶部上，并且两者都放置在面板40的下边缘的前面且靠近面板40的下边缘用于将太阳光10反射至面板40的表面上。在这种情况下，从太阳能面板测得的电流为0.09A，并且电压为27.4V。因此，由太阳能面板40产生的功率为27.4V*0.09A＝2.466W，这为由图15A和图15B的无阴影配置中相同太阳能面板产生的功率的约38％。因此，可以看出，反射面板500和堆叠在其顶部上的折射-反射片的组合更有效地减小了通过使阴影投射在太阳能面板上而损失的功率。形成在面板40的表面上的阴影630由被反射面板500反射的太阳光和被折射-反射片100折射/散布的太阳光照亮，折射-反射片100可以是线性双凸透镜状片材或类似的材料。
图20A和图20B示出了两个30瓦的单晶太阳能面板40和45的***。在太阳能面板45的前面放置有三个折射-反射片100。如所示，第一片放置成靠近太阳能面板45的下边缘，并且两个相邻片被放置成邻近第一片。另外地，面板45相对于所述片成约90度角度。与由面板40产生的1.13A相比，由面板45产生的电流测量示出为1.76A。面板45示出电压为20.4而面板40产生20.2伏。因此，由面板45产生的功率为35.90W，而由面板40产生的功率为仅22.83W。因此，使用如所示的三个折射-反射片以及使太阳能面板放置成垂直于所述片在类似的太阳光条件下产生了多57％的功率。
图21示出了两个太阳能面板40和45的***。三个反射面板500(例如镜)以与以上参照图20A和图20B描述的相同的方式放置在面板45的前面。均具有堆叠在其上的折射-反射片100的三个反射面板500(例如镜)以与放置在面板45的前面的三个反射面板相同的方式放置在面板40的前面。太阳能面板45放置成相对于反射面板成90度角度。太阳能面板40相对于所述片以最佳角度(这将更多太阳光反射至面板上)放置。发现太阳能面板45产生1.62A的电流，而太阳能面板40产生1.78A的电流。还发现太阳能面板45产生20.5V的电压，而太阳能面板40产生20.4V的电压。
图22示出了与图21的***类似的两个太阳能面板的***，除了面板40和面板45两者都以最佳角度(这将更多太阳光反射至面板上)放置之外。在这种情况下，面板45产生1.56A和20.8V，而面板40产生1.60A和20.6V。因此，面板45产生32.45W，而面板40产生约33W。
图23示出了与图21的***类似的两个太阳能面板的***，除了面板40和面板45两者都以90度角度放置之外。面板40产生1.8A，而面板45产生1.54A。因此，当角度不是最佳的时，在其顶部上具有折射-反射材料的反射面板产生更多电流，而诸如镜的反射面板单独需要最佳的角度，否则所产生的电流就会减小。因此，太阳能面板与材料之间的90度角度不是使用太阳能面板和镜增强器进行太阳能发电的最佳角度。
虽然研究示出，通过增加反射器，太阳能面板输出可以增加多达30％，但是证明，诸如双凸透镜状片材的折射-反射片的使用可以实现使结果翻倍具有几乎57％的提高，如图20A和图20B的***中所示。应当注意，这些图中的面板相对于平放在地面上的折射-反射片成90度角度。因此，折射-反射片没有以用于反射的最佳角度，其通常用于研究。从图20至图23的实验也确定，90度不是用于相对于镜增强器定向太阳能面板的最佳角度。
从太阳能面板的后面，验证了诸如镜的反射面板仅从中心点反射太阳光。然而，由于反射面板在其顶部上具有诸如双凸透镜状片材的折射-反射片，因此太阳光的反射不像镜那样强烈而是在散布在面板上。因此，它提供了较低的强度但是散布在更大的表面区域上，这为太阳能面板提供了比另外单独使用镜可以实现的更多可用的太阳光。
另外地，发现放置在镜的顶部上的折射-反射材料反射的光的角度低于单独使用镜观察到的角度。当面板被定向成更接近90度时，电流从1.56A增加至1.76A。然而，当仅使用镜时，以这种方式(更接近90度)定向面板会引起电流从1.62A减少至1.54A。虽然最佳角度由于时间和位置而可变，但是其不限于90度，并且可能不同于没有任何放大的使用标准计算观察到的针对太阳能面板的最佳角度。
结论是如果折射-反射材料及其下的反射面板更坚硬以产生更均匀的反射比，则可以进行提高。否则，由于反射面板的表面和/或放置在反射面板的顶部上的折射-反射表面的不规则，可能观察到反射中的不规则。可替选地，坚硬的折射-反射片可以具有施加至其的反射涂层，以在太阳能面板表面上产生均匀的太阳光的反射比。
图24A是根据本发明的又一实施方式的具有多个折射-反射圆筒的太阳能面板的前透视图。在该实施方式中，在太阳能面板40的前面放置有3个折射-反射圆筒1100。圆筒1100可以包括均卷起来以形成圆筒并且通过粘合剂保持该形状的折射-反射矩形片。作为示例，可以将双凸透镜状透镜片卷成圆筒形管1100。太阳光10从圆筒1100的圆形外表面反射，并且被太阳能面板40接收。太阳能面板40产生更多的功率，这是因为它接收直射的太阳光和反射的太阳光两者。设想使用多于三个圆筒1100。通过平衡成本和太阳能功率增强，可以确定折射-反射圆筒的最佳数目和尺寸。圆筒形状有利地提供了鲁棒性和耐用性。另外地，碎屑将不会积聚在圆筒1100上，并且可能从圆筒的外部弯曲表面上偏离。圆筒1100的内侧弯曲表面还可以涂覆有反射材料，以将更多的太阳光10反射至面板40上。还可以对圆筒进行打孔以用于例如通过雨水自清洁。
图24B描绘了具有外横向反射表面的圆筒1102。反射圆筒1102可以由纸板制成且涂覆有有光泽的金属物质或者具有粘合至其外横向表面的铝箔。如下面将看到的，圆筒1102的尺寸可以适配于圆筒1100的内部。
图25A是用于将具有放置在其前面的折射-反射圆筒1100的太阳能面板40的性能与常规(对照)的太阳能面板45进行比较的***。从面板40观察到的输出电流为1.33A，该面板40具有放置在面板40的下边缘的前面且靠近面板40的下边缘的8个折射-反射圆筒或双凸透镜状圆筒1100。与太阳能面板45的输出电流相比，在输出电流中的增加为约13.5％。图25B示出了针对图25A的***的电压测量，并且该测量指示由面板40和45产生的电压大致上类似。
图26A是根据本发明的实施方式的与图25的***类似的***，其中，折射-反射圆筒1100与具有外部反射涂层的圆筒1102附加地适配。其中在八个折射-反射圆筒1100内部增加了具有外部反射涂层的圆筒1102，观察到太阳能面板40的输出功率为1.40A。因此，通过增加反射面板以将附加太阳光线进一步反射至太阳能面板40的表面上来增加输出功率。图26B示出了针对图26A的***的电压测量，并且该测量指示由面板40和45产生的电压大致上类似。
图27A是用于将具有如图24所示的位于太阳能面板40的下边缘的前面且靠近太阳能面板40的下边缘的折射-反射圆筒1100的太阳能面板40的性能与具有放置在太阳能面板45的下边缘的前面且靠近太阳能面板45的下边缘的折射-反射片100的太阳能面板进行比较的***的透视图。观察到太阳能面板40的输出电流为1.33A，而观察到太阳能面板45的输出电流为1.30A。考虑到使用了仅八个圆筒，但可以增加更多的圆筒，预期增加圆筒的数目也可以增加面板40的输出电流。图27B示出了针对图27A的***(也具有八个圆筒)的电压测量，并且该测量指示由面板40和45产生的电压大致上类似。
图28是两个太阳能面板的***的透视图。将具有放置在其顶部上的折射-反射片100的透明防暴护罩400放置在面板40的前面且靠近面板40的下边缘用于将太阳光10反射至面板40上。从面板40的测得的电流为1.49A，而面板45的测得的电流为1.21A。因此，弯曲的防暴护罩连同折射-反射片100使输出电流增加了23％。
图29是与图28的***类似的***的透视图，但是其以附加的防暴护罩410和放置在其上的折射-反射片110为特征，其中护罩410和片110两者被设置在面板40的顶边缘上方并且被定向成将太阳光线反射在面板40上。从面板40观察到的电流为1.72A，这比由面板45产生的1.21A高约42％。
图30是与图28的***类似的***的透视图，但是附加地具有放置在防暴护罩400下的反射面板500。由面板40观察到的输出电流为1.55A，这比由面板45产生的1.21A的电流高28％。与图28相比，放置在防暴护罩下的诸如镜的反射面板500使更多的太阳光线照射在面板上，并且因此使面板40生成更多的电流。
图31是与图30的***类似的***的透视图，但是附加地具有放置在太阳能面板40的两侧并且被定向成用于将太阳光线反射至面板40上的两个直立的折射-反射片200。利用这种布置，由面板40产生的电流为1.90A，当与由面板45产生的1.21A相比，高57％。因此，描绘为线性双凸透镜状片材的直立的片200的增加引起了输出电流的显著增加。
图32是与图31的***类似的***的透视图，除了使用均具有安装在其顶部上的折射-反射片200的两个直立的反射面板500之外。由于测试是在太阳不处于其峰值强度下时进行的，因此面板45仅产生0.99A。然而，在相同的太阳条件下，面板40产生1.92A。这表示通过使用防暴护罩的在生成的电流中的94％增加，该防暴护罩具有在其顶部上的折射-反射护罩、在其下方的诸如镜的反射片以及诸如线性双凸透镜状片200的两个直立的折射-反射片。当接近具有更强烈的太阳照射的中午重复测试(未示出)时，观察到针对面板40的功率比针对面板45的功率增加了103.25％。
图33是在太阳能面板40的四侧具有反射器的太阳能面板的***的透视图。面板45是在其前面没有任何物体的对照面板。太阳能面板40具有涂覆有反射涂层、放置在太阳能面板40的下边缘的前面且靠近太阳能面板40的下边缘的以线性双凸透镜状片材550的形式的折射-反射片500用于将太阳光线反射在太阳能面板40上。另外地，具有放置在其上的折射-反射片200的两个直立的反射面板500放置在太阳能面板40的两侧并且被定向成用于将太阳光线反射在太阳能面板40上。此外，具有折射-反射片200的第三反射面板500定位在太阳能面板40上方并且被定向成用于将太阳光线反射在太阳能面板40上。发现与由太阳能面板45产生的1.21A相比，由太阳能面板产生的电流为2.88A。这相当于在输出电流中138％的增加。例如，通过改变太阳能面板与折射-反射片500之间的角度，输出电流的增加高达142％(未示出)。
图34至图39是描绘由4个线性双凸透镜状片材100围绕太阳能面板40的示意图。在图34中，双凸透镜状片材被定向成使得线性双凸透镜状透镜大体上垂直于太阳能面板的表面延伸。这已经示出给出了更好的输出电流结果并且被认为是针对透镜的最佳偏振。图35与图34类似，除了双凸透镜状片材100相对于太阳能面板以凸出的方式弯曲之外。图36与图34类似，除了双凸透镜状片材100相对于太阳能面板以凹入的方式弯曲之外。图37与图34类似，除了两个双凸透镜状片材是凸出的而两个是凹入的之外。图38描绘了由以低于最佳偏振的方式定向的4个线性双凸透镜状片材100围绕的太阳能面板40。在这种情况下，在双凸透镜状片材上的线性双凸透镜状透镜平行于太阳能面板40的表面延伸。图39与图38相似，除了双凸透镜状片材100相对于太阳能面板40是凸出的之外。
图40A是与图33的***类似的太阳能面板的***的透视图，但是使用了仅三个反射面板。具有在其顶部上的双凸透镜状片材100的诸如镜的反射面板500设置在靠近太阳能面板45的底边缘并且到其侧面。另外地，具有在其顶部上的双凸透镜状片材200的诸如镜的两个直立的反射面板放置在太阳能面板45的任一侧用于将太阳光线反射在太阳能面板45上。已经观察到面板40产生26.9V，而面板45产生25.0V。电压下降可以归因于由于附加的太阳光线落在面板上而导致面板发热。由面板45产生的电流为0.63A，而面板40的电流为仅0.24A。对照面板40产生0.24A*26.9V＝6.456W。具有三个反射面板的面板45产生0.63A*25.0V＝15.75W。因此，当使用如本文所述的三个反射面板时产生的功率是完全没有反射面板的对照面板中产生的功率的2.44倍。
然后将图40A和图40B中描述的***与将物体的阴影施加至面板45上结合使用，以观察阴影的影响是否可以通过使用上述三个反射面板完全抵消。该***以及电压测量和电流测量两者在如图41A和图41B中示出。在对照面板40上测量的电压为26.8V，而在面板45上的电压为24.8V。面板45上的电压下降很可能是由于面板的发热而导致的。与由对照面板40产生的电流0.24A相比，由面板45产生的电流为0.44A。当比较功率时，对照面板40具有0.24A*26.8V＝6.432W。面板45具有0.44A*24.8V＝10.91W。因此，不仅完全抵消了阴影的影响，而且面板45的输出功率是没有阴影投射在其上的对照面板40的功率的约1.7倍。
图42描绘了太阳能面板的***，其中，一个面板40从四个侧面被反射面板围绕。在面板40的下边缘的前面且靠近面板40的下边缘放置有透明防暴护罩400，透明防暴护罩400具有放置在其后面的诸如镜500的反射面板。将类似的防暴护罩400和镜500保持在太阳能面板40的顶边缘上方，其中防暴护罩400具有放置在其顶部上的透双凸透镜状片材100。在太阳能面板40的左侧和右侧，具有诸如线性双凸透镜状片材100的折射-反射片的直立的镜500放置在镜的前面。从面板40测得的电流为3.34A，而面板45的测得的电流为1.23A。因此，通过使用如所述的反射面板，太阳能面板的输出电流几乎可以增加两倍。
图43描绘了两个薄膜太阳能面板的***，其中一个面板45从3个侧面被反射面板围绕。透明防暴护罩400保持在面板45的顶边缘上，该防暴护罩400覆盖有诸如线性双凸透镜状片材100的折射-反射片，并且具有在其后面的诸如镜500的反射面板。具有镜和双凸透镜状片材的防暴护罩以最佳角度保持用于将太阳光线反射至面板45上。将直立的双凸透镜状片材100放置在左侧和右侧，其中在双凸透镜状片材中的每个双凸透镜状片材的后面有镜500。从面板45观察到的电流为0.78，这是面板40的电流的三倍，面板40的电流为0.23A。在考虑电压因素的情况下，面板40产生6.1W，而面板45产生约19W，这是面板40的功率的三倍。
图43的实验也使用单晶太阳能面板并且顶部上没有防暴护罩进行。具有反射器的面板45产生2.97A和18.8V，因此功率为约56W。作为对照面板的太阳能面板40产生1.17A和20.4V，因此功率为约24W。因此，具有反射器的功率为不具有反射器的功率的约2.35倍，但不完全是如具有薄膜太阳能面板的情况的三倍。这是由于具有微晶板而引起了电压下降。研究显示，虽然单晶和薄膜PV(也称为“非晶太阳能面板”)两者都会由于过热而导致电压下降，但是薄膜PV板能够更好地承受热量并保持较高的电压。
在另一实施方式中，使用了一个具有反射器的两个单晶太阳能面板以及对照太阳能面板。使用了四个反射器：在顶部上一个防暴护罩以及在底部上一个防暴护罩，其中镜在每个护罩的后面并且双凸透镜状片材在每个护罩的顶部上；以及两个直立的镜，其中双凸透镜状片材在侧面。针对对照面板的观察到的值为1.18A*20.4V＝24.072W。并且针对具有反射器的面板：3.59A*18.8V＝67.492W。虽然针对具有反射器的太阳能面板的输出功率是2.8倍高，但还不能完全达到对照面板的三倍。这证实了较早的发现：附加的热会导致单晶板的输出的电压下降。
太阳能面板的性能通常是在1000W/m2的太阳能最佳额定值下测量的。这样的太阳能条件是可达到的：在赤道、在中午、在理想的晴空条件下以及在25摄氏度的温度下。在赤道在中午，太阳与地球表面成90度角度。世界其他地区经历太阳光线的不同的入射角度。例如，2018年11月2日在加拿大温哥华，太阳处于约26度角度，并且中午最大太阳能强度为仅400W/m2。在一天中的较早时间，约10:40AM，使用以上图20A和图20B中示出的设置但是使用如图44中所描绘的多晶太阳能面板进行了实验。
图44描绘了用于执行太阳能测试的多晶太阳能面板40和45的***。面板40具有均覆盖有折射-反射片100的三个反射面板500。面板45是对照面板。在一天中的那个时段，太阳能额定值为约300W/m2，这远低于以上讨论的1000W/m2的最佳太阳能额定值。结果显示面板40产生21.5V*2.71A＝58.26W，而面板45产生21.9V*3.95A＝86.50W。因此，放大后的面板产生多48.47％的功率。根据由制造商在面板上提供的信息，当在无负载条件下测试这些面板时，在1000W/m2(即，理想太阳能条件)下的最大可达到的功率为：21.85V开路电压和3.2A短路电流。换句话说，在理想太阳能条件下的最大功率为：约21.85*3.2＝70W。放大后的面板在仅300W/m2的非理想太阳能条件下产生86.50W，并且它仍然比在理想太阳能和负载条件下的期望值高约23％。与生成的附加功率相比，增加太阳能面板和材料的成本微不足道。
图45描绘了与图20的***类似的***，其中三个折射-反射片放置在太阳能面板40的下边缘的前面且靠近太阳能面板40的下边缘、具有在其后面的镜；但是还以附加的直立的折射-反射片为特征，其中，所述直立的折射-反射片中的每一个的后面有镜、放置在太阳能面板40的左侧和右侧。由面板40产生的功率为：20.7V*5.14A＝106.40，而由对照面板45产生的功率为21.6V*2.63A＝56.81W。因此，放大后的太阳能面板产生为未放大的太阳能面板的功率的1.87倍的功率。再次应当注意，用放大后的面板观察到的106.4W比以上说明的制造商针对这些面板在理想太阳能条件下的额定值高(在这种情况下高50％)。
上述发现具有重要意义，因为在世界上的许多城市，太阳能面板的采用不高，主要是因为产生的功率相对低，以至于需要很长时间才能收回太阳能面板的***的成本。这会变化并且取决于位置、太阳光时间和太阳光角度。城市越靠近赤道，得到的这些条件越好。然而，显著地放大了太阳能面板的输出功率的上述方法意味着可以从产生的功率中更快地收回太阳能面板的***的成本。因此，世界上许多城市可能成为针对太阳能面板的可行市场。
在使用图40A和图40B的***进行的一个实验中，对照面板40具有20.2V*1.20A＝24.4W，而具有反射器的面板45具有18.4V*2.21A＝40.66W(约多68％的功率)。在对照面板40与面板45之间的1.8V的差异是由于反射器的放大***产生的过热而引起的。通过测量针对面板中的每一个的温度，发现面板40处于124华氏度，而面板45处于187.5华氏度。这可以允许用于改进的太阳能热水加热，或者甚至用于具有安装在其后面的太阳能加热***的组合的太阳能面板以既帮助冷却太阳能面板并且同时又加热水。
图46是与图40A和图40B的***类似的***的透视图，但是附加地具有放置在放大后的太阳能面板45上方的折射-反射片130以用作盖。针对所使用的***，对照面板40产生功率为20.2V*1.20A＝24.4W。放大后的面板45产生19.2V*2.06＝39.55W。对照面板的温度为约118F，而放大后的面板45的温度为约170F。然而，从放大后的太阳能面板45移除折射-反射盖片130(未示出)引起温度上升至200F。同时，移除盖引起放大后的面板的功率为18.9*2.47＝46.7W。因此，盖130对温度具有实质性影响，使其与没有盖相比温度下降约30华氏度。盖还减小了约18％的功率(39.55W相对于46.7W)，同时与对照面板相比仍然实现了约63％的实质性的功率提升。功率输出与温度控制之间的折衷可以允许太阳能面板与透镜盖一起实现更长的寿命，因为过热可能导致电池随时间推移而劣化。它还可能会限制重度放大后的***的热点。
图47示出了与图46A和图46B类似的***，但是其中在镜500上没有放置反射-折射片100。而是，面板45被反射面板或镜500围绕，并且具有放置在面板45的前面的诸如线性双凸透镜状盖片130的单个折射-反射片。在将盖片130放置在面板45前面(未示出)之前进行温度读数引起温度读数为213华氏度。将盖片130放置在面板45的前面使温度降低至约163，差为约50华氏度。针对对照面板40，温度为115华氏度。没有反射器的对照面板40具有约20.2V*1.04A＝21W的功率。没有盖130的放大后的面板45产生约18.8V*2.02＝38W(比对照面板多80％的功率)。其中盖130放置在太阳能面板45的前面，输出功率为：约19.2V*1.78A＝34W(比对照面板多54％的功率)。具有盖130的放大后的面板45产生比没有盖的面板产生的少仅4W(约11％)。然而，温度降低的改善为约50华氏度。因此，图47的***具有若干优点。第一，降低了成本，由于当与图46的***相比使用了仅一个双凸透镜状片材130而不是三个。第二，温度降低达50度是显著的并且有助于太阳能面板的寿命，因为电池在短期内不太可能燃烧。第三，温度降低带来功率略有降低，为约11％。
图48示出了与图47的***类似的***，但是附加地具有放置在面板45的顶边缘之上的第四镜500用于将太阳光附加地反射至面板45上。这种布置将电流提高至2.37A。
虽然在太阳能面板周围使用4个反射器时的提高是显著的，但是在某些情况下添加这样的反射器是不实际的。例如，在太阳能面板周围可能没有用于侧反射器的空间。此外，随着太阳在一整天中改变方向，大型反射器将产生阴影。这产生具有较小的侧面和(可选地顶)反射器件例如使得它们的阴影不会干扰相邻的面板的构思。在图49中，将侧反射器添加到太阳能面板45。侧反射器由木材或其他合适的材料的板条制成。板条覆盖有诸如迈拉或箔700的反射材料并且然后覆盖有最佳偏振的折射-反射材料710。然后板条附接至太阳能面板45的侧面并且被定向成用于将附加的太阳光反射至太阳能面板45上。在面板45的前面且在靠近下边缘的地面上，在靠近面板45的下边缘放置有覆盖有诸如线性双凸透镜状片材100的折射-反射片的诸如镜500的四个反射面板。针对对照面板40观察到的功率测量为21.3V*2.68A＝57.08W，并且针对放大后的面板45为20.9*40.06＝84.85W。图50与图49类似，但是添加了具有反射材料的类似的第三板条700，并且板条700覆盖有诸如具有最佳偏振的线性双凸透镜状片材的折射-反射材料710。在3个板条的情况下，针对放大后的面板的输出功率为91.12W，而如关于图49中的设置的情况对照面板的输出功率为约57W。因此，添加第三板条比两个板条(为84.85W)产生8％的放大提高。与测试中没有板条的放大后的面板[78.28瓦]相比，这三个板条提供了额外的12.84瓦(多16％的功率)[91.12瓦]。
图51描绘了用于比较使用了两个不同结构的两个太阳能面板的功率放大的***。面板40具有放置在其前面且靠近其下边缘的诸如镜的反射面板500，反射面板500覆盖有诸如双凸透镜状片材的折射-反射片600。面板45具有放置在其前面且靠近其下边缘的反射面板500，该反射面板500具有双凸透镜状片材(不可见)以及放置在该双凸透镜状片材的顶部上的衍射光栅片900。使用的衍射光栅片900是压印的HOE双轴片。面板45产生2.9A的电流，而面板40产生2.66A的电流。针对两者的电压大致上没有变化，为约22V。因此，针对面板40的功率为约58W，而针对面板45的功率为约63W。因此，添加衍射光栅产生在功率输出上9％的增加。
用衍射光栅观察到的是它们将太阳的反射散布在大得多的区域上。对于双轴片，太阳沿上下以及沿左右方向散布。太阳沿各个方向的散布避免了像利用线性双凸透镜状片材的情况那样需要跟踪太阳并且优化片与面板之间的反射角度。
尽管仅测试了一个衍射光栅片，但是期望将更多的衍射光栅片添加至图51的设置将提高太阳能面板的太阳能功率放大。
于2018年12月6日在不列颠哥伦比亚省温哥华附近当最大太阳能辐射为约300W/m2时进行了利用双轴衍射光栅与放置在反射面板上的双凸透镜状透镜组合的测试。期望春季和夏季较高的太阳能辐射水平将使潜在的功率输出百分比增加至高于在该年的太阳能辐射最低点所测得的水平。
还设想将线性双凸透镜状片材、衍射光栅和反射面板组合成一种材料。在一个实施方式中，线性双凸透镜状透镜将具有在其透镜侧面上的衍射光栅的涂层，并且在与该透镜侧面相反的光滑侧面上具有反射涂层。
在另一实施方式中，存在三种分离的材料：衍射光栅片、线性双凸透镜状透镜和诸如镜的反射面板。衍射光栅可以放置在该线性双凸透镜状透镜的顶部上。可替选地，在另一实施方式中，衍射光栅可以放置在线性双凸透镜状透镜下方但是在镜上方。
在又一实施方式中，可以使用两个衍射光栅层；一个在线性双凸透镜状透镜的顶部上，并且一个在线性双凸透镜状透镜与反射面板之间。
尽管在此呈现的各种折射-反射片示出为在形状上为矩形并且通常是平坦的，但是设想有其他配置。例如，折射-反射片可以形成凹盘、半球或弯曲的矩形，用于将太阳光从不同的角度导向太阳能面板。
尽管大多数实施方式利用诸如线性双凸透镜状片材的折射-反射片，但是通过使用衍射光栅片替代折射-反射片可以获得类似的结果。
尽管所呈现的实施方式示出了固定的太阳能面板，但是太阳能面板和折射-反射片两者可以在旋转平台或其他等效装置上各自移动或都移动，以在一天的不同时间或在不同季节从不同的方向跟踪太阳光。可替选地，折射-反射片可以在关键时间指向太阳以提高太阳光收集。例如，可以将片放置并定向成使得仅当太阳光在包含会生成阴影的物体的路径中时，片才在太阳光的路径中。
尽管实施方式示出了薄膜太阳能面板、单晶太阳能电池、多晶太阳能电池，但是所呈现的方法也适用于其他类型的太阳能面板，例如太阳能屋顶瓦片或其他形式的太阳能辐射收集器。
尽管示出了单个面板，但是所呈现的方法也应用于安装在塔上的多个太阳能面板。放置在相邻塔之间的折射-反射片有助于使一个塔在邻近塔上的阴影散射并最小化，因此放大了邻近塔的功率输出。
上述实施方式旨在是本发明的示例，并且在不脱离本发明的范围的情况下，由本领域技术人员可以对其进行改变和修改，而本发明的范围仅由所附的权利要求限定。

Claims (24)

1.一种用于放大太阳能面板的输出的***，包括：
太阳能面板，所述太阳能面板具有光接收表面以及具有上边缘和下边缘的框架；
第一折射-反射片，所述第一折射-反射片具有第二侧面和包括多个折射元件的第一侧面，所述第一折射-反射片被设置在所述下边缘的前面且靠近所述下边缘用于将太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，因此放大所述输出；
设置为邻近所述第一折射-反射片的第一双轴衍射光栅片，用于将经反射的太阳光散射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，因此进一步放大所述输出同时还防止所述太阳能面板的燃烧；以及
反射面板，所述反射面板设置在所述第一折射-反射片下，用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，以进一步放大所述输出同时还防止所述太阳能面板的燃烧，
其中，所述第一双轴衍射光栅片布置在所述反射面板的顶部上并且在所述第一折射-反射片下，以及
其中，所述第一折射-反射片包括双凸透镜状片材，并且其中，所述多个折射元件包括多个线性双凸透镜状透镜，并且其中，所述第一双轴衍射光栅片是平面的并且平行于所述第一折射-反射片。
2.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出功率的***，其中，所述第二侧面具有多个折射元件。
3.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的***，其中，所述太阳能面板包括薄膜太阳能面板、多晶太阳能面板和单晶硅太阳能电池中之一。
4.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的***，其中，所述第一折射-反射片被设置成使得所述多个线性双凸透镜状透镜沿垂直于所述太阳能面板的所述光接收表面的方向延伸。
5.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的***，还包括第二折射-反射片，所述第二折射-反射片包括线性双凸透镜状片材并且被设置成与所述第一折射-反射片相邻用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，因此进一步放大所述输出。
6.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的***，还包括设置在所述第一折射-反射片的顶部上的第二折射-反射片用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，因此进一步放大所述输出。
7.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的***，还包括第二折射-反射片，所述第二折射-反射片包括线性双凸透镜状片材，被设置在所述太阳能面板的所述上边缘上方并且被定向成用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，因此进一步放大所述输出。
8.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的***，还包括直立的折射-反射片，所述直立的折射-反射片位于所述太阳能面板的前面并且被定向成使得太阳光穿过所述折射-反射片并且在所述折射元件的作用下散射以落在所述太阳能面板的表面上因此照亮所述太阳能面板的所述光接收表面上的阴影，并且进一步放大由于所述阴影而减小的所述输出。
9.根据权利要求8所述的用于放大太阳能面板的输出的***，其中，所述直立的折射-反射片涂覆有抗反射涂层或包括抗反射膜，以允许更多的太阳光穿过所述直立的折射-反射片。
10.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的***，其中，所述第二侧面具有涂覆有颜色或反射介质的光滑表面用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，因此进一步放大所述输出。
11.根据权利要求10所述的用于放大太阳能面板的输出的***，还包括设置在所述第一折射-反射片下的反射面板用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，以进一步放大所述输出同时还防止所述太阳能面板的燃烧。
12.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的***，其中，所述反射面板包括镜。
13.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的***，还包括设置在所述第一折射-反射片下的第一弯曲支承表面。
14.根据权利要求7所述的用于放大太阳能面板的输出的***，还包括分别设置在所述第一折射-反射片和所述第二折射-反射片下的第一弯曲支承表面和第二弯曲支承表面。
15.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的***，还包括设置在所述反射面板上方并且支承所述第一折射-反射片的透明的弯曲支承表面。
16.根据权利要求15所述的用于放大太阳能面板的输出的***，还包括右直立的折射-反射片和左直立的折射-反射片，所述右直立的折射-反射片和所述左直立的折射-反射片位于所述太阳能面板的右侧和左侧并且被定向成用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，以进一步放大所述输出。
17.根据权利要求15所述的用于放大太阳能面板的输出的***，还包括右直立的反射面板和左直立的反射面板，所述右直立的反射面板和所述左直立的反射面板位于所述太阳能面板的右侧和左侧并且被定向成用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，以进一步放大所述输出。
18.根据权利要求17所述的用于放大太阳能面板的输出的***，还包括顶反射面板、左反射面板和右反射面板，所述顶反射面板、所述左反射面板和所述右反射面板被设置在所述太阳能面板周围并且被定向成用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，因此进一步放大所述输出。
19.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的***，还包括：
右直立的反射面板和左直立的反射面板，所述右直立的反射面板和所述左直立的反射面板位于所述太阳能面板的右侧和左侧并且被定向成用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上；以及
分别位于所述右直立的反射面板和所述左直立的反射面板上的右直立的折射-反射片和左直立的折射-反射片，用于将所述附加的太阳光散射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，以进一步放大所述输出同时还防止所述太阳能面板的燃烧。
20.根据权利要求17所述的用于放大太阳能面板的输出的***，还包括：
分别位于所述右直立的反射面板和所述左直立的反射面板上的右直立的折射-反射片和左直立的折射-反射片，用于将所述附加的太阳光散射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，以进一步放大所述输出同时还防止所述太阳能面板的燃烧；以及
顶反射面板、位于所述顶反射面板下方的顶支承弯曲表面和位于所述顶支承弯曲表面下方的顶折射-反射片；
其中，所述顶反射面板、所述顶折射-反射片和所述顶支承弯曲表面全部堆叠在一起并且被定向成用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，以进一步放大所述输出同时还防止所述太阳能面板的燃烧。
21.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的***，还包括至少一个侧反射材料条，所述至少一个侧反射材料条覆盖有侧折射-反射材料条并且被定向以将附加的太阳光反射在所述太阳能面板的所述光接收表面上，因此进一步放大所述输出同时还防止所述太阳能面板的燃烧。
22.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的***，其中，所述第一折射-反射片、所述第一双轴衍射光栅片和所述反射面板一体地形成。
23.根据权利要求11所述的用于放大太阳能面板的输出的***，其中，所述第一双轴衍射光栅片包括在所述第一折射-反射片的所述第一侧面上的涂层。
24.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的***，还包括第二第一双轴衍射光栅片，所述第二第一双轴衍射光栅片被设置在所述反射面板的顶部上并且在所述第一折射-反射片下。
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