[发明专利]抛物线太阳能接收器的阵列模块

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年1月15日提交的题为“SELF-TRACKING ARRAY OF CPV PARABOLIC SOLAR ENERGY RECEIVERS WHICH EMBODIES 3 AXES OF ORIENTATION”的美国临时申请No.61/295,488的权益，其说明书通过引用合并于此。本申请还要求2010年10月4日提交的题为“ARRAY MODULE OF PARABOLIC SOLAR ENERGY RECEIVERS WITH MICRO-POD DEVICE”的美国临时申请No.61/389,593的权益，其说明书通过引用合并于此。本申请还要求2011年1月13日提交的题为“ARRAY MODULE OF PARABOLIC SOLAR ENERGY RECEIVERS”的美国专利申请No.13/006,225的权益，其说明书通过引用合并于此。本申请涉及2004年11月16日公告的题为“CONCENTRATING SOLAR ENERGY RECEIVER”的美国专利No.6,818,818，其说明书通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及太阳能转换，更特别地，涉及自跟踪会聚式太阳能接收器的阵列。

背景技术

用于太阳能收集和转换的设备可归类为会聚型和非会聚型。非会聚型用例如检测或接收器件（诸如光伏电池的太阳能面板或热水管）的阵列截取太阳的非会聚平行光线。输出是光线的接收面积的正函数。会聚型太阳能收集器利用例如抛物线反射体或透镜组件聚焦能量光线以会聚光线，产生更强的能量束。能量束被会聚以改善太阳辐射转换成电力的效率或者提高从太阳辐射收集的热能的量以用于加热水等。在常规会聚式太阳能接收器中，入射太阳辐射通常聚焦在离开圆形反射体（例如碟形反射体）的点或者沿着离开圆筒形反射体的焦线（focal line）。在另一现有技术例子中，在抛物线曲线向外掠到圆的抛物线主反射体的边缘之前，通过平坦化反射体的中心部分而提供的在反射体的中心的平坦部分辐展到预定直径。在该设备中，所反射的太阳能聚焦在与反射体的平坦中部的外径对应的环处。

然而，即使常规的会聚式太阳能接收器也因为两个原因而需要改善。第一，常规系统中的太阳能转换模块直接位于焦点或焦线处，其必须占据非常小的体积，这样的小体积导致高度集中的热，其必须在焦点区域中散去。第二，辐射太阳能谱的红外部分的大部分不能通过当前可获得的小规模转换器件（诸如太阳能电池）有效转换成电力。替代地，剩余的红外能量被反射体收集且贡献给加热转换器件，这会影响太阳能电池的转换效率。

此外，需要聚集结构阵列中使用的任何类型的会聚式太阳能接收器，从而可以利用每个单独太阳能接收器产生的能量的总效果。作为选择，对于阵列结构，可能有由于外部环境条件诸如高速风导致的损坏危险。因此，除了改善太阳能接收器的能量收集和分布特性之外，还需要一种方式来保护它们。

发明内容

如这里所公开和描述的那样，本发明在其一个方面包括一种太阳能接收器。该太阳能接收器包括布置成X×Y阵列的多个太阳能接收器。保护外壳包括多个侧面，其中定义有开口。该多个太阳能接收器可以下降到保护外壳的开口中，从而保护该多个太阳能接收器免受外部风的影响。

附图说明

为了获得更彻底的理解，现在参考下面结合附图进行的描述，附图中：

图1A示出会聚式太阳能接收器的一实施例；

图1B示出具有主反射体和次级反射体二者的会聚式太阳能接收器的备选实施例；

图2A是图1A的实施例的示意图，示出用于主反射体和对应的太阳能到电能转换模块的支承结构；

图2B是说明图1B的备选实施例的示意图，示出用于主反射体和次级反射体以及对应的太阳能到电能转换模块的支承结构；

图3示出图1A的会聚式太阳能接收器的另一备选实施例，其中聚集区域远离主反射体的主轴定位；

图4是图表，示出在若干当前可获得的太阳能转换设备的转换和途径中，与大气层对其影响相对照的太阳辐射谱的各种成分和波长；

图5是曲线图，示出三结GaInP₂/GaAs/Ge太阳能电池的典型相对量子效率对照有效波长范围；

图6是曲线图，示出对于图5所示的三结太阳能电池，典型转换效率性能对照太阳能辐射水平；

图7A示出用于根据本公开的会聚式太阳能接收器的设计示例；