[发明专利]聚光装置及聚光模组

说明书

技术领域

本发明属于光电技术领域，具体地讲，涉及一种将太阳光会聚到光伏电池表面的聚光装置及聚光模组。

背景技术

能源是社会发展的动力源，是国家经济增长和人民生活水平提高的关键因素。目前，煤、石油、天然气等常规能源被大量消耗，不仅造成常规能源紧缺、价格飙升，还导致全球气候持续变暖，极端天气频发，环境恶化，灾情四起，而光伏发电作为可持续发展的战略性新型能源技术是解决这一问题的有效途径。

光伏发电成本高是制约当前光伏发电产业发展的关键因素，进一步降低光伏发电成本的最有效途径之一是采用高倍聚光技术。高倍光伏聚光装置能够增强太阳能电池表面的光照强度，可以很大程度地提高太阳能电池的光电转化效率。当前高倍光伏聚光装置普遍采用主聚光器和二次聚光器组成的二元聚光技术形式，如图1所示，光线经过空气-主聚光器上表面、主聚光器下表面-空气以及空气-二次聚光器上表面三个光学介质-空气界面才能照射到光伏电池表面，光能损失较高。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供了一种聚光装置，其包括：主聚光器，用于对入射的平行光线进行初次会聚；二次聚光器，用于对经初次会聚后的光线进行二次会聚和均匀化；光导出器，用于将经二次会聚和均匀化后的光线导出至目标对象上。

进一步地，所述主聚光器为一平凸透镜，所述二次聚光器为一实心四棱台的侧面，所述光导出器为所述实心四棱台的顶面，所述平凸透镜的平面与所述实心四棱台的底面重合，所述平凸透镜的凸面的凸起方向背向所述底面。

进一步地，所述实心四棱台与所述平凸透镜一体成型。

进一步地，沿所述实心四棱台的底面的边处对所述平凸透镜切割形成有拼接面；其中，当多个所述聚光装置阵列排布时，彼此相邻的两个所述聚光装置的拼接面拼接在一起。

进一步地，所述拼接面与所述底面彼此垂直设置。

进一步地，所述平凸透镜和所述实心四棱台利用光学玻璃材料或者光学树脂材料经模压或抛光工艺制成。

本发明还提供了一种聚光模组，其包括阵列排布的多个上述的聚光装置，彼此相邻的两个所述聚光装置拼接在一起。

进一步地，所述主聚光器上形成有拼接面，相邻的两个所述聚光装置通过所述拼接面彼此拼接。

本发明的有益效果：本发明的聚光装置可以实现把能量密度低的太阳光会聚到光伏电池表面上，同时减少了光学介质-空气界面，大幅提高聚光装置的光学效率，而且其在组装成聚光模组时可以简化组装流程，提高组装精度，从而提高太阳能电池的光电转换效率。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：

图1是现有的聚光系统的结构示意图；

图2是根据本发明的较佳实施例的聚光装置的结构示意图；

图3是图2所示的聚光装置与光伏电池组合的示意图；

图4是根据本发明的较佳实施例的聚光装置的的光线追迹仿真图

图5示出了利用十六个图2所示的聚光装置拼接成4×4阵列的聚光模组。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。

在附图中，为了清楚器件，夸大了层和区域的厚度。相同的标号在附图中始终表示相同的元件。

如前所述，本发明旨在提供一种一体式微光学高倍聚光装置以及聚光模组，其不仅可以实现把能量密度低的太阳光会聚到光伏电池表面，大幅提高光学效率，而且可以简化聚光模组的组装流程，提高组装精度，从而提高太阳能电池的转换效率。

具体而言，本发明提供了一种聚光装置，其包括：主聚光器、二次聚光器、光导出器。主聚光器用于对平行的太阳光进行初次会聚，二次聚光器用于对经主聚光器初次会聚后的太阳光进行二次会聚和均匀化，光导出器用于将聚集和均匀化后的太阳光导出到光伏电池表面。

本发明还提供了一种利用多个上述聚光装置阵列排布且拼接在一起而形成的聚光模组。具体请参照下面的较佳实施例的描述。

图2是根据本发明的较佳实施例的聚光装置的结构示意图。图3是图2所示的聚光装置与光伏电池组合的示意图。