[实用新型]聚光透镜、复眼式透镜聚光器及复眼式聚光太阳电池组件

说明书

技术领域

本实用新型涉及聚光光伏发电技术领域中用于将太阳光汇聚并投射到光伏电池上的聚光透镜及复眼式透镜聚光器；本实用新型还涉及一种基于上述聚光透镜和复眼式透镜聚光器的复眼式聚光太阳电池组件。 

背景技术

聚光光伏发电技术是公认的可降低光伏发电成本的有效途径。目前，一个完整的聚光光伏发电系统主要包括复眼式聚光太阳电池组件、太阳跟踪器、电能存储或逆变设备等几部分。复眼式聚光太阳电池组件作为光电转换部件，主要由复眼式透镜聚光器和安装有光伏电池晶片的电路板所组成。 

其中，复眼式透镜聚光器包括多块平面阵列的聚光透镜。使用时通过太阳跟踪器使聚光透镜基本正对阳光照射方向，然后通过这些聚光透镜分别将太阳光汇聚并投射到电路板上与各个聚光透镜相对应的光伏电池晶片的接收面上，从而使各个光伏电池晶片中产生电流，这些电流通过电路板上的线路输出。 

公开号为CN101640502A的实用新型专利申请文件所公开的聚光太阳电池组件极具代表性。该电池组件中采用的点聚光菲涅尔透镜已成为业界公认的聚光透镜的最佳选折。仍有许多公开了采用聚光菲涅尔透镜作聚光透镜的聚光光伏发电技术的参考文献，在此不再赘述。 

实际上，采用菲涅尔透镜并非没有缺憾。比如，由于菲涅尔透镜表面纹路的加工缺陷，会造成一部分入射光线的损失，导致光线透过率仅处于75％左右的较低水平上；而且这种加工缺陷又是以目前的加工技术所难以克服的。又如，菲涅尔透镜可看成由多个同光轴凸透镜的组合，故其聚光后光斑能量分布不够均匀。 

采用普遍使用的球面凸透镜替代菲涅尔透镜可解决光线透过率较低的问题。然而，球面凸透镜只能将光线集中于该透镜的焦点，因此无论将光伏电池晶片安装在其焦点略靠前或靠后的位置，都会造成电池晶片接收面的中心与周边的光斑能量分布不均，致使电池内部产生电势差，进而形成内部电流，这一部分电流会在电池内部消耗掉，减小了电池输出功率；另外，内部电流的产生也是电池内部的温度升高的重要原因，而电池内部温度升高又使得聚光太阳电池组件的效率下降。 

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题是提供一种既具有较高的透过率又能够保证聚光后光斑能量分布较为均匀的聚光透镜，并提供一种使用该聚光透镜的复眼式透镜聚光器。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚光透镜，该透镜为一块可将相互平行的入射光线折射到一个位于该透镜外侧的接收面上进而形成光斑的凸透镜，若设其中任意一条入射光线和所述透镜的接触点与该透镜光轴之间的垂直距离为x，该入射光线经透镜折射到所述接收面上后形成的投影点与所述光斑中心的垂直距离为m，并且该透镜的半径为a，所述光斑的半径为b，则该透镜满足以下条件，即：x/m＝a/b。 

作为上述技术方案的优选方案，该透镜具有以其光轴为旋转轴的旋转凸面以及与该旋转凸面相对的端平面，该旋转凸面与任意一个通过该透镜光轴的纵截面的交线为一条可使该纵截面上沿透镜径向分布并与其光轴平行的入射光线折射到所述接收面上形成投影直线的曲线，将该曲线反映在其所在纵截面上并以所述端平面的中心点为坐标原点的平面坐标系中的曲线方程为：