[发明专利]聚光式太阳能电池板及相关系统和方法

说明书

优先权要求

根据美国35U.S.C.§119(e)，本非临时专利申请要求Braden E.Hines于2006年1月17日提交的标题为CONCENTRATING SOLARPANEL AND RELATED SYSTEMS AND METHODS(聚光式太阳能电池板及相关系统和方法)的美国临时专利申请60/759,778的优先权，其中，所述临时专利申请全部以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及光生伏打聚光模块及相关的聚光式太阳能系统和方法。具体地说，本发明涉及具有便当的大小和市场可接受的传统的平坦的光生伏打太阳能电池板的聚光模块和系统。

背景技术

传统的太阳能电池板往往很昂贵，并且通常需要用户很多年所节省的电费才能弥补电池板的成本。这也起到限制光生伏打太阳能电源的市场畅销度(market penetration)的作用。因此，制造产生更多电力和/或成本更低的太阳能电池板是理想的。

过去几年中，在太阳能电源方面已经取得了若干进步。例如，开发出了更高效的太阳能电池，从而每个电池都产生更多的电力。

另一个进步就是使阳光聚集，从而可以从更小的太阳能电池获得更多的电力。这种光生伏打太阳能聚光器试图利用这一原理来改变等级(degree)。

光生伏打太阳能聚光器通常采用下述两种方式之一：1)建造将光反射到中心点的较大的反射槽或盘或万向转镜区，在中心点光被转换为电力(例如，澳大利亚的Solar Systems of Victoria(维多利亚的太阳能系统)；Matlock等人的美国专利No.4,000,734；Gross等人的美国专利公开No.2005/0034751)，或者2)将大量小聚光器紧密组装成较大的电池板，使得该电池板严格地铰接(articulate)以跟随太阳(例如，Chen的美国专利公开No.2003/0075212或Stewart的美国专利公开No.2005/0081908)。

已经出现了另一个进步，即，将聚光的优点与普通太阳能电池板的形状系数的方便性相结合的尝试(Fraas等人的美国专利公开No.2003/0201007)。

另一种方法将成排的小聚光器置于使环形布置旋转的“旋转盘”上(Cluff等人的美国专利No.4,296,731)。另一种与Cluff的方法相似的方法由Lawheed在美国专利No.6,498,290中提出。Lawheed公开了细长的凹抛物面的槽状反射器，从而使得太阳光反射并沿着每个细长的反射器的焦线聚集。Winston(美国专利No.4,003,638)公开了属于复合抛物面聚光器的槽，从而在该聚光器的基底上产生焦点。

Habraken等人(美国专利公开No.2004/0134531)公开了槽聚光器，该槽聚光器包括在槽开口处的透镜，以帮助使入射光在照射到反射槽之前转向，从而在某种程度上帮助改善视场和/或照明均匀性。

请注意，在2005年6月16日以Hines等人的名义提交的以PLANAR CONCENTRATING PHOTOVOLTAIC SOLAR PANELWITH INDIVIDUALLY ARTICULATING CONCENTRATORELEMENTS(具有单独铰接式聚光元件的平面聚光式光生伏打太阳能电池板)为题的受让人的美国临时专利申请No.60/691,319描述了具有单独铰接式聚光元件的光生伏打太阳能电池板，这些元件具有盘的普通形式并按二维的方式铰接，为了所有的目的，该专利申请全部以引用方式并入本文。

发明内容

本发明包括与太阳能聚光模块和/或太阳能聚光系统相结合的大量特征，这些特征可以单独地或结合起来给予帮助。

本发明的一个特征包括可以与支撑结构耦合的唯一的线性光生伏打聚光模块，从而使该模块可以相对于支撑结构移动。有利地，这样的模块可以与同预先存在的传统太阳能电池板形状系数兼容的支撑结构耦合，并且/或者可以产生与同等大小的传统太阳能电池板电量相当的电力。

本发明的另一个特征包括刚才提到的唯一的线性光生伏打聚光模块，其中，该模块具有唯一的混合反射/折射系统。

优选地，本发明的光生伏打聚光模块被构造为只在一个轴上铰接，从而指向或跟踪太阳。有利地，这样的布置可以帮助消除与第二轴相关的昂贵的大圆轴承环。

而且，本发明的光生伏打聚光模块优选地相对于固定的支撑结构单独地铰接。这样做可以帮助为太阳能电池板保持低矮的外形，低矮的外形又可以帮助使该电池板更适合屋顶安装。