[发明专利]微结构聚光元件及其制备方法

说明书

本申请提供一种微结构聚光元件及其制备方法，涉及太阳能发电技术领域。微结构聚光元件包括能够透光的元件本体以及透光介质；元件本体具有受光面、出光面以及连接受光面和出光面的第一侧壁，受光面设有凹槽，透光介质填充于凹槽内且与元件本体的连接处形成两种介质的分界面，以使从受光面进入的入射光线的光路改变并聚焦于出光面。微结构聚光元件结构简单轻巧，仅通过分界面的设置便可以将经受光面获得的光线聚焦于出光面。并且因厚度较薄具有一定的柔性，可应用范围广，提高微结构聚光元件的光电转化效率。

技术领域

本申请涉及太阳能发电技术领域，具体而言，涉及一种微结构聚光元件及其制备方法。

背景技术

随着能源消耗量的日趋增多，太阳能的开发成为了热门研究。在太阳能发电技术领域，为了增加聚集的光源能量，一般采用增大聚光面积、通过透镜聚集的方式提高发电效率。通用的太阳能聚光模组主要采用一次聚光器件(透镜)和二次聚光器件(二次棱镜)的组合将太阳光聚集到芯片上，但这种组合聚光方式对透镜本身品质有较高要求，且聚光模组组合结构复杂。另外，二次棱镜的厚度与底面宽度的比值较大(在5:1-9:1之间)，从而导致模组厚度大，不具备柔性，在某些领域(比如可穿戴智能设备)上无法得到较好的应用。

有鉴于此，特此提出本申请。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种微结构聚光元件及其制备方法，其能够改善上述至少一个的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种微结构聚光元件，其包括能够透光的元件本体以及透光介质。

元件本体具有受光面、出光面以及连接受光面和出光面的第一侧壁，受光面设有凹槽，透光介质填充于凹槽内且与元件本体的连接处形成两种介质的分界面，以使从受光面进入的入射光线的光路改变并聚焦于出光面。

在上述实现过程中，微结构聚光元件结构简单轻巧，聚光不需要与透镜组合，仅通过分界面的设置便可以将经受光面获得的光线聚焦于出光面。并且微结构聚光元件与二次棱镜在底面宽度相同、微结构聚光元件的厚度比二次棱镜的厚度薄的条件下，微结构聚光元件仍然可以有效聚光，也即是实际的使用过程中微结构聚光元件的厚度可以设置为较薄的厚度，较薄的微结构聚光元件具有一定的柔性，可应用范围广，且在例如可穿戴智能设备领域中预期能够取得较好的应用。

在一种可能的实施方案中，透光介质的折射率小于元件本体的折射率。

透光介质包括但不局限于空气，还可以为折射率小于元件本体的折射率的玻璃等。

可选地，透光介质为空气。

在上述实现过程中，凹槽内不填充任何物质，通过空气与微结构聚光元件折射率不同，实现受光面进入的入射光线的光路改变并聚焦于出光面的目的。

在一种可能的实施方案中，第一侧壁设有反光层。

在上述实现过程中，通过反光层的设置，使第一侧壁具有反光作用，提高经受光面获得的光线的利用率，防止经受光面获得的光线自第一侧壁被折射至大气。

在一种可能的实施方案中，凹槽具有位于受光面的开口端以及位于微结构聚光元件内的封闭端，封闭端比开口端更靠近微结构聚光元件的焦点所在的中心线。

在上述实现过程中，凹槽的封闭端在受光面的投影相对于该凹槽的开口端的位置向靠近中心线的一侧(内侧)偏移，有效通过凹槽将经受光面获得的光线聚焦于出光面。

可选地，元件本体的形状包括回转体。

在一种可能的实施方案中，凹槽围设于中心线的周向分布。

可选地，凹槽为环状槽。

可选地，环状槽的数量为多个，多个环状槽沿微结构聚光元件的径向间隔布置。