[实用新型]一种太阳光收集光学装置及系统

说明书

本实用新型属于太阳能收集技术领域，具体涉及一种太阳光收集光学装置及系统。所述太阳光收集光学装置包括主反射镜和二次光学元件；所述主反射镜和二次光学元件均为旋转对称体，具有共同的旋转对称轴；所述二次光学元件置于所述主反射镜的光线聚焦区，相对于主反射镜的空间位置固定；二次光学元件的顶端口径和主反射镜的上端口径的比值小于0.15。该比值有助于设计出高聚光比的光学结构、小型的二次光学元件，并且可以减小二次光学元件对光线的遮挡。

技术领域

本实用新型属于太阳能收集技术领域，具体涉及一种太阳光收集光学装置及系统。

背景技术

高倍聚光光伏技术是利用大面积聚光镜将光能聚集在面积很小的太阳能电池片上，通常是多结Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳能电池。已知的聚光光伏系统主要有以下几种技术：

(1)利用菲涅尔透镜将太阳光折射会聚在下方的二次光学元件上，二次光学元件起到导光、匀光、提高角度容差的作用，经二次光学元件后到达下方的太阳能电池片上被接收，这种方式由于菲涅尔透镜多由塑料制成，随光照时间增加存在黄化和脆化现象。

(2)利用抛物面反射镜将太阳光反射会聚在上方的二次光学元件和太阳能电池片上，这种方式的接收部件位于系统正上方，既对光能有阻挡又不容易固定封装。

(3)利用二次反射光学结构将会聚光转向至下方接收，如利用卡塞格林反射结构进行聚光，太阳光先由主反射镜反射会聚至次反射镜，再由次反射镜反射转向会聚在下方的二次光学元件和太阳能电池片上，这种方式的接收部件位于系统正下方，便于固定和散热，但是系统会增加一个次反射镜，次反射镜往往粘接在玻璃挡板上，或由支架支撑，存在定位和固定问题。

(4)利用偏心反射镜将太阳光反射到侧上方，接收部件布置在系统侧壁上方，这种方式存在反射镜的固定和系统模组封装等问题。

相对于利用菲涅尔透镜的透射式聚光光伏技术，本领域技术人员提出了反射式聚光光伏技术，反射式聚光光伏系统利用反射镜聚光，反射镜可以用玻璃或金属制成，避免了使用塑料造成的黄化、脆化问题，可以有效提高系统使用寿命。在卡塞格林反射结构的聚光光伏技术(3)中，利用二次反射结构可以将光能转向会聚到下方的接收部件，有利于封装和散热，但是目前这种结构基本上都是利用独立的次反射镜反射转向光能，独立的二次光学元件导光至电池片，次反射镜位于二次光学元件上方，需要依附额外的部件来固定。

现有技术中，固定次反射镜的方法有：1)次反射镜粘接在玻璃盖板下方或由支架从周边进行支撑，二次光学元件和电池片构成的接收部件位于次反射镜下方；2)次反射镜固定在中央金属支架的顶端，反射的光能由支架底部四周布置的电池片接收。在方法1)中，存在次反射镜定位和固定问题，并且次反射镜的尺寸往往较大。在方法2)中，采用中央金属支架支撑次反射镜，不能实现常规的电池片居中的接收方式，高倍聚光系统中使用的太阳能电池片尺寸一般比较小，常见的有5mm×5mm或10mm×10mm尺寸，当中央金属支架占据了中间可放置电池片的空间，导致需要在四周布置更大面积的接收电池，不利于高倍聚光。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提出一种太阳光收集光学装置及系统。所述太阳光收集光学装置中的二次光学元件同时具有反射转向和向下导光的功能，其顶端口径和主反射镜的上端口径比值小于0.15，利用这种小型的二次光学元件有助于设计出结构简单的高聚光比的光学结构。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种太阳光收集光学装置，所述太阳光收集光学装置包括主反射镜和二次光学元件；

所述主反射镜和二次光学元件均为旋转对称体，具有共同的旋转对称轴；

所述二次光学元件置于所述主反射镜的光线聚焦区，相对于所述主反射镜的中间位置固定；

所述二次光学元件的顶端口径和主反射镜的上端口径的比值小于0.15。