專利名稱：太陽能收集器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能裝置，光線經聚光器照射到帶有反射面的由一個或多個光電池形成的凹狀接收表面，從而發電和產生熱能。
背景技術：
現有的光伏系統沒有達到其太陽能電池所能達到的最高效率，因為太陽光聚光后光線不再是平行的而是有比較大的散射角，而現有高效的太陽能電池要求陽光大致地垂直并均勻地照射于其表面已達到其最高效率。先有實用新型專利申請(US2011/0226308，太陽能混合組件)提出了將太陽能電池貼于多邊形熱管來提高效率的解決方案。這對現有技術是有提高，但它未能解決當太陽能收集器相對于太陽朝向有偏差時，一部分聚焦的陽光會跑離太陽能電池，這個光線丟失的問題會使太陽能收集器的效率降低。
實用新型內容本實用新型要解決的目的就是提供一種將太陽光經聚焦后發散出來后能比較均勻和垂直地照射于此凹型接收面，并讓反射面能捕捉可能丟失的光線，這些可能丟失的光線經反射后又落在太陽能電池上，這個功能對于太陽能收集器未能準確的對準太陽朝向所造成的光線未能聚集在太陽能電池上的情況尤其有用。本實用新型涉及到一種太陽能收集器，由下列部件組成:將陽光聚光的聚光器和光接收器；所述的光接收器由凹形的光電池結構和與光電池結構相連的反射面組成，反射面將光線反射到光電池結構上。在本實用新型的一個優選實施例中，所述凹形的光電池結構是凹形的光電池。在本實用新型的一個優選實施例中，所述凹形的光電池結構由數個平面光電池組成一個凹面形狀。在本實用新型的一個優選實施例中，所述凹形的光電池結構是由光電池和反射面的鏡像組成。在本實用新型的一個優選實施例中，所述反射面是鏡子的反射面或反射棱鏡的反射面。在本實用新型的一個優選實施例中，所述的太陽能收集器還包含有與光電池連接的熱管。在本實用新型的一個優選實施例中，所述的太陽能收集器還包括有容器，所述容器容納聚光器和光接收器，所述容器允許光線進入并照射到聚光器上。在本實用新型的一個優選實施例中，所述的容器是真空密封的或是密封的并充有保溫氣體。本實用新型揭示的另一種太陽能收集器，所述太陽能收集器包括有長邊和寬邊的線性聚光器，所述線性聚光器將陽光聚焦成一條線并聚焦到光電池上，其特征在于:還包括與光電池連接的鏡面結構，此鏡面結構對光電池產生鏡像，由鏡像和光電池一起形成一個凹形的光接收面，光電池和鏡面結構共同組成光接收器。在本實用新型的一個優選實施例中，所述光電池有第一端和第二端，所述鏡面結構包括第一鏡子從沿著線性聚光器的長邊從光電池的第一端向下延伸形成第一鏡面，第二鏡子從沿著線性聚光器的長邊從光電池的第二端向下延伸形成第二鏡面，所述第一鏡面和第二鏡面將光線反射到光電池上。在本實用新型的一個優選實施例中，所述鏡面結構就是反射棱鏡，反射棱鏡將太陽能光線反射到光電池的表面。本實用新型還揭示了另一種太陽能收集器，所述太陽能收集器由聚光器和光電池組成，聚光器將光線在光電池附近聚焦成一個點或點狀的區域，其特征在于:還包括連接著光電池的鏡面結構，所述鏡面結構產生光電池的鏡像，這些鏡像與光電池一起形成一個凹面的光接收面，光電池和鏡面結構共同組成光接收器。在本實用新型的一個優選實施例中，所述光電池包括多個邊，鏡面結構包括從每個邊延伸下來的鏡子，每個鏡子將光線反射到光電池上。在本實用新型的一個優選實施例中，鏡面結構包括反射棱鏡，反射棱鏡包括多個面將光反射到光電池上。在本實用新型的一個優選實施例中，所述太陽能收集器包括一個容器，所述容器容納多個光接收器和聚光器，所述容器允許光線進入，并照在聚光器上。在本實用新型的一個優選實施例中，還包括連接到容器內的光電池的熱管。本實用新型的太陽能收集器能保證聚焦的太陽光均勻且垂直地照射在太陽能電池上以取得最高效率。用反射面捕捉丟失的太陽光使其照射在太陽能電池上，這樣可以允許一定的朝向
與跟蹤誤差。太陽能收集器也允許零件的生產誤差，比如說聚光器，它可以允許其偏離理想的拋物面，這樣生產工藝相對容易，生產成本大大降低。
這些圖片說明了本實用新型的實施例，圖片中的數字在本文中是一致的。圖1是太陽能收集器的實施例截面圖，包括聚光器和由凹型太陽能電池以及與之相連的反射面所構成的光線接收器；圖2是一個圓形的三維聚光器的實施例；圖3是一個方形的三維聚光器的實施例；圖4是一個六邊形的三維聚光器的實施例；圖5是一個太陽能收集器的實施例的截面圖，它包括聚光器，和由平面太陽能電池做成的另類凹型太陽能接收面以及與之相連的反射面所構成的光線接收器；圖6是一個底部為六邊形的多面接受體的實施例；圖7是一個底部為方形的多面接受體的實施例；圖8是一個另類的底部為六邊形多面接受體的實施例；圖9是一個另類的底部為方形的多面接受體以及一個菲涅爾透鏡；[0034]圖10是一個太陽能收集器的實施例的截面圖，它包括聚光器，和由平面太陽能電池組成的另類凹型太陽能接收面以及與之相連的反射面所構成的光線接收器；圖11是一個由太陽能收集器的實施例的截面圖，由三個太陽能電池形成的凹型的結構以及與之相連的鏡面；圖12是一個太陽能收集器的實施例的截面圖，它由一個太陽能電池以及其鏡面成像形成的虛擬的凹型的光線接受表面，此凹型結構與圖11類似；圖13是一個太陽能收集器的實施例的截面圖，它包括聚光器，光線接收器裝在透明管子內并與熱管相連；圖14是一個太陽能收集器實施例，也是裝在透明管子內，有一個太陽能電池與之相連的反射棱鏡并與熱管相連；圖15是一個太陽能收集器的實施例的帶有透明管的透視圖；圖16是一個光線收集器的實施例的透視圖，它由一個太陽能電池和兩個有其邊緣下垂的鏡面，它用于長形的聚光器中，參見圖15 ；圖17是光線接收器的實施例的透視圖，它由一個太陽能電池和四個鏡面組成，鏡面從太陽能電池邊緣伸展下垂，其應用于3D聚光器如圖18 ；圖18是太陽能收集器的實施例的邊視圖，它由一組3D聚光器安裝在隔熱的容器中，容器有透明的上部和一個方的熱管；圖19顯示了一個線性菲涅爾透鏡應用于2D聚光器的實施例。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，此處介紹的僅為本實用新型的具體實施方式
，任何熟悉本領域的技術人員在本實用新型所揭露的技術范圍內，可不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。圖1說明了太陽能收集器包括聚光器120和光線接收器130。在本圖中，光線接收器130包括一個凹型的太陽能電池結構和與之相連的反射面111，凹型的太陽能電池結構可以是一個凹型的太陽能電池105，或者幾個平面的太陽能電池505形成一個凹型的結構，平面的太陽能電池505可以是任何平面形狀，比如說三角形，五邊形或六邊形。反射面111是連在太陽能電池結構上且其朝向是將光線反射在太陽能電池結構上，太陽能電池結構和反射面111共同形成一個凹型的光線接受表面125，此表面是連續的。聚光器120將光線聚焦到一個粗略的點或者線，這里所講的聚光器是用來聚焦太陽光，聚光器可以是反射型的，比如說拋物面，也可以是直射型的，比如說透鏡或者菲涅爾透鏡如果聚光器120是反射型的，則其鏡面圖最佳形式是拋物線，由于有了鏡面，聚光器的制造比較簡單，因為它可能使聚光不再是一個點或一條線，這樣聚光器就沒有必要是理想的形狀了。太陽能收集器也可以用一個容器，其上部是透明的，允許光線進入，到達聚光器上。如果太陽能收集器將光線聚焦成一個點，那么習慣上稱之為三維(3D)聚光器。3D聚光器例子在圖2中顯示。圖2是一個圓形的3D聚光器210，圖3是一個方形的3D聚光器，圖4是六邊形的3D聚光器410。聚光器120在每個圖中都是反射型的，其形狀是圓形的拋物面。3D聚光器也可以是直射型的，圖9說明了一個3D直射型聚光器，那是一個圓形的菲涅爾透鏡915，其刻槽的形狀是圓形的。如果聚光器將光線聚成一條線，習慣上稱之為2維(2D)，它也在行業中稱之為線性聚光器。線性聚光器包括拋物面槽，在圖15種顯示和線性菲涅爾透鏡1910在圖19中顯示，其刻槽形式是直線組成。凹型的光線接收面在圖1中是曲線形的太陽能電池105，但是目前能得到的高效率的太陽能電池是平的而且是脆的，不能夠彎成曲線形狀，所以截面是多邊形的并由兩個或者多個平面太陽能電池造成的形狀是接近連續曲線形狀的最佳選擇。圖5顯示了一種的光接受面，它是由兩個太陽能電池(應用于線性聚光器)或者更多的太陽能電池(應用于3D聚光器)組成。由凹形的接受面并將其底部假想地封住就形成光接受體或者空間。對應線性的聚光器，此光接受體就像一個在圖15中顯示“多邊形棍”1210。圖11顯示了一個光線接受體有“六邊形棍”形狀，凹形的光線接收表面由三個太陽能電池組成。圖12是一個太陽能的接收器的截面圖，它有一個太陽能電池以及與之相連的鏡子，當鏡子朝向合適并且光線入口合適，太陽能電池505和它的兩個鏡面成像1240形成一個虛擬凹形的接受表面，類似圖11。對應于3D的聚光器，一個由光線接收表面525底部假想地封起來就會形成一個多面體，圖6到9顯示了這些多面體太陽能電池的結構。圖6顯示了一個底部為六邊形的多面接收體，圖7顯示了一個方形底部的多面接受體，圖8顯示了一個另類的六邊形的多面接受體，圖9顯示了一個另類的方形的底部的多面接受體。光線接收器包括一個太陽能電池結構和與之相連的反射面，這種連接可以是直接相連，或者間接的通過其它物體，比如說一個架子相連。反射面111可以是一個鏡子的反射面，或者如圖10所示，它也可以是反射棱鏡的外表面，反射方式可以是通過內部全反射，但也可以通過鍍銀形成的鏡面。由太陽能電池及與之相連的反射面形成了一個光線接收空間，此空間有一個開口或者在反射棱鏡底部有一個透明的口，允許陽光進入。一個或者多個太陽能電池也可以放在光線接收器130的頂部來捕捉直射的陽光而非經過聚光鏡反射的。凹形的光線接受空間是用于接受從聚光器送來聚光光線。圖5對此作了說明:2根代表光的有箭頭的線經長形聚光器反射后進入接受器的底部。當聚集的光線進入“多邊形棍”的接收器空間后，任何沒有直接到達太陽能電池的光線也將被反射上去。優選的做法是將多個光電池沿著聚光器的聚焦線排列。光電池及其鏡像共同形成一個凹形的光線接受面，保證光線基本垂直地照射在光電池上。圖8和圖9演示了另一個3D光接收器的實施例，圖8顯示了由六邊形底部的三角光電池組成的多面接收體；圖9顯示了由方形底部的三角光電池組成的多面接收體,其開口是在圖8圖9的上部。太陽光經聚光器進入光接收器的開口，開口是在接收器的底部，如圖1。每個鏡子有一面是反射面，這個面將沒有照到光電池上的太陽光反射到光電池上。反射面的朝向是要將陽光照射到凹形的接收表面也即到光電池上。圖13和圖14顯示了一個太陽光接收器，其包括連接到接收器的熱管，圖13包括光接收器130，如圖5，在圖13中，第一類型的熱管1315的底部是個倒V型的面，它與光接收器的上表面一致，這樣它就可以與光接收器緊密接觸，使得它將每個光電池的熱量帶走并使它變成有用的熱能，圖14顯示了第二個種方形截面的熱管，它的底部是平面的。熱管是一個有工質的封閉系統，它能將光電池的熱量帶走。第二個反射棱鏡是梯形截面，它與圖12在光學上是一致的，這樣它也能夠將光電池產生鏡像和真的光電池一起形成一個虛擬的凹形光線接收面，類似于圖11。太陽能收集器進一步可以包括一個容器1305，容納聚光器120和光接收器130裝起來。容器1305的上部允許光進入并照射在聚光器120上，即容器1305的上部是透明的，或者可以用菲涅爾透鏡來取代底部的反射型的聚光器以及容器1305的透明部分，在這樣的情況下光接收器130必須要顛倒過來接收從上面來的光，如圖9所示。一個太陽能跟蹤器可以應用在此類太陽能收集器上，以得到最大量的陽光。這里提到的器件的應用實例可以被認作為對現有太陽能收集器的改進，它包括線性聚光器、光線接收器、熱管和封閉的容器。線性聚光器包括長邊1510和寬邊1520，它并將陽光聚焦成一條線到光電池150的附近。本實用新型的改進部分還在于揭示了一種連接光電池的鏡面結構1205。鏡面結構1205產生如圖12所示的光電池的鏡像，這些鏡像1240和光電池形成一個類似于圖11的凹形的光接收面。圖16揭示了一個光電池與鏡面結構的透視圖，鏡面結構有兩個鏡子，第一鏡子1601和第二鏡子1602。光電池有長邊1605和寬邊1610及第一端1225和第二端1230。第一鏡子1601從第一端1225延伸下來,它是沿著光電池的長邊的,第二鏡子1602沿著光電池的長邊從光電池的第二端1630延伸下來。優選的用法是，多個平面的光電池505沿著光電池的長度1605連接起來，并用如圖15的線性聚光器，那么第一鏡子1601和第二鏡子1602會將每個光電池505沿著聚光器的長度產生鏡像，并產生一個虛擬的多邊形凹形光接收體，就像圖11顯示的虛擬的多邊形棍的形狀，如圖15所示，聚光器1535有一個聚光線(就是在陽光115箭頭接近光接收器130相交點)。鏡面結構1205，如果應用在線性太陽能接收器的話，也可以用有兩個反射面的棱鏡1010。如果應用在3D太陽能接收器組的話，將用至少4個反射面的棱鏡，每個反射面111將產生光電池的鏡像，這些鏡像與實際光電池一起形成一個虛擬的凹形光接收面。圖17顯示了一個有鏡面的光接收器，它也可以用反射棱鏡替代，這個光接收器最好與3D聚光器一起應用，這個鏡面結構包括從一個光電池的四條邊延伸下來的四個鏡子，光電池和它的鏡像形成一個凹形的光接收面，如果把底部假想地封住，就形成了一個虛擬的多邊形的光接收體。圖18是此太陽能接收器的另一個應用實例的截面圖，它包括一個有透明頂部和保溫墻的密封的容器。太陽能收集器還包括一組裝在密封的容器之內的聚光器1801，也包括對應于每個聚光器的光電池，每個光電池連接著熱管1806，或通過一個安裝附件，如果熱管的表面不是平的，每個聚光器將陽光在光電池附近聚焦成一個類似的點，鏡面結構1807連接著每個光電池505。在此實施例中，每個平面光電池505都有一些端面，第一端面1225，第二端面1230，第三端面1710，第四端面1720。鏡面結構1807包括從每個端面延伸下來的鏡面110，即鏡子從第一端面1225，第二端面1230，第三端面1710，和第四端面1720延伸下來。每個平面的光電池505和它的鏡像1240生成一個凹形光接收面。在此實施例中，每個鏡面結構也可以是反射棱鏡。每個反射棱鏡的反射面將光線反射到平面光電池，其作用與鏡子一樣。上面表述的實施例包括示意圖是本實用新型的例子，它們僅僅是用來說明本實用新型。本實用新型還有其它的實施方式，所以本實用新型的范疇是由權利要求決定而不是此處所列的實施例。
權利要求1.一種太陽能收集器，由下列部件組成:將陽光聚光的聚光器和光接收器；所述的光接收器由凹形的光電池結構和與光電池結構相連的反射面組成，反射面將光線反射到光電池結構上。
2.如權利要求1所述的太陽能收集器，其特征在于:所述凹形的光電池結構是凹形的光電池。
3.如權利要求1所述的太陽能收集器，其特征在于:所述凹形的光電池結構由數個平面光電池組成一個凹面形狀。
4.如權利要求1所述的太陽能收集器，其特征在于:所述凹形的光電池結構是由光電池和其反射面的鏡像組成。
5.如權利要求1所述的太陽能收集器，其特征在于:所述反射面是鏡子的反射面或反射棱鏡的反射面。
6.如權利要求1所述的太陽能收集器，其特征在于:所述的太陽能收集器還包含有與光電池連接的熱管。
7.如權利要求1所述的太陽能收集器，其特征在于:所述的太陽能收集器還包括有容器，所述容器容納聚光器和光接收器，所述容器允許光線進入并照射到聚光器上。
8.如權利要求7所述的太陽能收集器，其特征在于:所述的容器是真空密封的或是密封的并充有保溫氣體。
9.一種太陽能收集器，所述太陽能收集器包括有長邊和寬邊的線性聚光器，所述線性聚光器將陽光聚焦成一條線并聚焦到光電池上，其特征在于:還包括與光電池連接的鏡面結構，此鏡面結構對光電池產生鏡像，由鏡像和光電池一起形成一個凹形的光接收面，光電池和鏡面結構共同組成光接收器。
10.如權利要求9所述的太陽能收集器，其特征在于:所述光電池有第一端和第二端，所述鏡面結構包括第一鏡子從沿著線性聚光器的長邊從光電池的第一端向下延伸形成第一鏡面，第二鏡子從沿著線性聚光器的長邊從光電池的第二端向下延伸形成第二鏡面，所述第一鏡面和第二鏡面將光線反射到光電池上。
11.如權利要求9所述的太陽能收集器，其特征在于:所述鏡面結構就是反射棱鏡，反射棱鏡將太陽能光線反射到光電池上。
12.—種太陽能收集器，所述太陽能收集器由聚光器和光電池組成，聚光器將光線在光電池附近聚焦成一個點或點狀的區域，其特征在于:還包括連接著光電池的鏡面結構，所述鏡面結構產生光電池的鏡像，這些鏡像與光電池一起形成一個凹面的光接收面，光電池和鏡面結構共同組成光接收器。
13.如權利要求12所述的太陽能收集器，其特征在于:所述光電池包括多個邊，鏡面結構包括從每個邊延伸下來的鏡子，每個鏡子將光線反射到光電池上。
14.如權利要求12所述的太陽能收集器，其特征在于:鏡面結構包括反射棱鏡，反射棱鏡包括多個面將光反射到光電池上。
15.如權利要求12所述的太陽能收集器，其特征在于:所述太陽能收集器包括一個容器，所述容器容納多個光接收器和聚光器，所述容器允許光線進入，并照在聚光器上。
16.如權利要求15所述的太陽能收集器，其特征在于:還包括連接到容器內的光電池的熱管。
專利摘要一種太陽能收集器，包括將陽光聚焦的聚光器和光接收器，所述光接收器包括凹形的連接著反射面的光電池結構，凹形的光電池結構可以是凹形的光電池，或者是多個平面光電池形成的凹面形狀，或者是光電池和它的鏡像形成的虛擬的凹面形狀，反射面的朝向是將光線反射到光電池上，每個反射面可以是鏡子的反射面或者是反射棱鏡的反射面，熱管連接著光接收器，透明的容器將聚光器、光接收器裝在里面，容器可以是密封的，抽真空或充有保溫氣體。
文檔編號H01L31/052GK203026539SQ20112054953
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月16日 優先權日2011年12月16日
發明者龐怡 申請人:龐怡