[发明专利]改进型平板式光伏换能器

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进的太阳能聚集器。涉及一种纯光学的收集手段，与光伏接收器件的材料与性能无关。可与任何光伏接收器件匹配。

背景技术

现今人们渐渐建立起对优势能源进行开发利用的期望。由于使用过程中不伴随产生污染，太阳能技术显得尤其受欢迎，然而由于光入射到地球表面的能量密度很低，而光伏接收器件的价格昂贵，使得直接用光伏接收器做太阳能发电的一次性投资远远超过其它发电方法。但是，由于太阳能发电有它不可代替的优点，在一些特别的应用中，例如人造卫星及高山气象站，它仍是唯一选择。对于较大规模的太阳能发电，一般的对策是使用日光聚集器，用折射或反射手段将大面积的日光聚集在很小面积的接收器上。这样就大大地降低了接收器的费用。然而高倍的聚焦带来了追踪太阳方位的需要，越是高倍的聚焦需要越是精密的追踪设备。因此，  高倍的聚焦只适用于大规模(千瓩级)的设施。对于中，小规模的太阳能发电，门槛高是目前最大的障碍。  在一次性投资集极端不利的条件下，平板式光伏转换器仍然发展了许多应用领域。列如气象站，讯号指示灯，概念性的节能建筑，等等。可见，如果将平板式光伏组转换器的一次性投资降下来，同时增加它的适应性，将可以大大拓广它的应用范畴。

发明内容

本发明目的是：提供一种平板式光伏换能器、尤其是小聚光倍数但静止的聚集器，为中，小规模的太阳能发电设备的成本降低门槛。最主要对象是可以是装在或代替屋顶的太阳能发电设备。本发明的设计在于利用太阳运行规律的特殊性。

本发明的技术方案是：一种平板式光伏换能器，在平面上均匀布置反光槽，反光槽底部为吸光槽，用于安装光伏接收器件，反光槽二侧反射膜的截面为双曲线。槽底部双曲线之间是平板状的接收器；或者是反光槽两侧反射膜的截面为直线，反光槽的截面构成梯形，相应在槽底部的接收器截面的形状为圆弧形或直线(平面的光接收器)的光接收器。尤其是由多个(平行)单元反射槽构成平板式光伏换能器。接收器截面的形状为圆弧形的接收器是圆柱形接收器，圆弧是向内凸出的。

均匀的平行反光槽内嵌入或填充透明材料，构成平板状。

每个单元的反射槽，其截面如图1(a、b)所示，二种反射槽截面各有所长。这二种反射槽截面的共同点是：反射膜截面与接收器截面都为平面几何学中的相互正交曲线。这种相互正交关系使得在用几何光学做光反射分析时大大地减少了计算量。当然，可用的几何面很多，这里只介绍了理论计算方便的二种。其他是设计需要做更繁复的计算。图2显示了阳光在不同的角度进入聚光槽后被导向接受器的情况。反光槽的构成的一种结构是将反射膜嵌入或填入透明平板状材料(玻璃或有机玻璃)内部，构成平板状的成品，平板状看作由条状单元均匀组成，条状单元是在东西方向分布的。

本发明的技术方案是使用截面为双曲线形的反光槽，反光槽的底部是光接收器截面，反光槽底部可以是平面，也可以是曲面，在此反光槽的两侧槽涂有反射层，反射层尤其是金属反射层。根据入射到反光层的光线的延长线要与构造的曲线相切，可求得所构造曲线的参数，从而确定其形状，为使得经反光槽反射后二次入射的入射光也可以与所构造光线相切，可以反过来确定截面的双曲线参数，利用这样的方法可以根据接受角度的需要搭建合适的太阳能收集器。对于已经确定的双曲线，可以在其上选择不同的高度(包括宽度)或位置，这样反光槽的接受面和底部面积比值就可调，从而聚光度可调。

反光槽可以用透明物质来进行填充，此透明物质可以是玻璃、塑料等介电常数大于一的材料，而对于反光槽的反射金属则是选用银、铝等，反射涂层也可以是多多层介质膜，反射效率更高。

用于日光采集器的反光槽的底部可以根据底部的形状衔接有平板状的或者曲面状的光电池等光敏装置；制备均匀条状反光槽且在底部安装光电池的专门平板结构的光电池组件，从而更充分地利用从底部收集的光线以产生电力。

相应在槽底部的光接收器截面的形状为平面时，光接收器的中央加一直立双面接收器部分，直立双面接收器的高度短于光接收器的宽度，以增加光的接收。整个光接收器截面成为一倒T字型结构，尤其是反光槽截面为直线时更好。

可以将一系列的这样的太阳能采集器集成到一块板上，形成一个整体的太阳能收集板，这样的收集板可以拥有最大的阳光收集密度。全面积的本发明平板在接受效率和总能量上优现有的纯全平面的太阳能组件。

本发明可以根据所需接受的光线角度来搭建太阳能收集器，不需要去追踪太阳的移动，且其聚光度可调。