一种交错式太阳能聚光系统技术方案

本申请属于太阳能收集技术领域，特别是涉及一种交错式太阳能聚光系统。由于太阳能聚光系统可聚光角度小，一般都配置有一维或者二维的太阳光自动跟踪系统。尽管通过成熟的自动控制技术实现跟踪并不困难，但配套的跟踪系统成本增加，故障率高。现有的聚光系统的光能利用率较低。本申请提供了一种交错式太阳能聚光系统，包括若干聚光单元，所述聚光单元包括聚光组件和光接收组件。采用全息技术制造微结构全息衍射图，具有高效率、轻型化、微型化、阵列化、集成化、可复制、价格低廉的特性，并且可以实现一个大角度聚光的效果，从而免去了跟踪系统带来的成本增加和高故障率。

A staggered solar concentrating system

The application belongs to the field of solar energy collection technology, in particular to an interleaved solar energy concentrating system. Because the solar concentrating system has a small concentrating angle, it is usually equipped with one-dimensional or two-dimensional solar automatic tracking system. Although it is not difficult to achieve tracking through mature automatic control technology, the cost of matching tracking system increases and the failure rate is high. The light efficiency of the existing concentrating system is low. This application provides an interleaved solar concentrating system comprising a number of concentrating units including a concentrating component and a light receiving component. Using holographic technology to fabricate microstructural holographic diffraction patterns has the characteristics of high efficiency, lightweight, miniaturization, array, integration, replicability, low cost, and can achieve a large angle focusing effect, thus avoiding the cost increase and high failure rate brought by the tracking system.

【技术实现步骤摘要】
一种交错式太阳能聚光系统
本申请属于太阳能收集
，特别是涉及一种交错式太阳能聚光系统。
技术介绍
太阳能是一种可再生能源，具有普遍性、开发利用的清洁性等优势，已经成为解决能源短缺、温室效应和环境污染等问题的有效途径。近年来，随着材料科学与自动化技术的不断发展，人们研制出了各种形式的聚光系统，聚光光伏太阳能将传统的太阳能光电技术与大规模聚热太阳能发电厂结合了起来，能够极大地强化太阳能生产。聚光型太阳能(Concentrationphotovoltaic，简称CPV)技术通过透镜或镜面将接收到的太阳能放大成百上千倍，然后将放大的能量聚焦于效率极高的小光电池上。通过放大太阳能，该技术有效地减少了光电池中半导体材料的用量。但是由于太阳能聚光系统可聚光角度小，一般都配置有一维或者二维的太阳光自动跟踪系统。尽管通过成熟的自动控制技术实现跟踪并不困难，但配套的跟踪系统成本增加，故障率高。现有的聚光系统的光能利用率较低。
技术实现思路
1.要解决的技术问题基于由于太阳能聚光系统可聚光角度小，一般都配置有一维或者二维的太阳光自动跟踪系统。尽管通过成熟的自动控制技术实现跟踪并不困难，但配套的跟踪系统成本增加，故障率高。现有的聚光系统的光能利用率较低的问题，本申请提供了一种交错式太阳能聚光系统。2.技术方案为了达到上述的目的，本申请提供了一种交错式太阳能聚光系统，包括若干聚光单元，所述聚光单元包括聚光组件和光接收组件；所述聚光组件包括第一体全息聚光板和第二体全息聚光板，所述第一体全息聚光板一侧依次排列若干第一体全息偏光板，所述第二体全息聚光板一侧依次排列若干第二体全息偏光板；所述光接收组件包括第一光接收器、第二光接收器和第三光接收器，所述第一光接收器设置于所述第一体全息聚光板另一侧，所述第二光接收器设置于所述第一体全息聚光板与所述第二体全息聚光板之间，所述第二光接收器设置于所述第一体全息聚光板另一侧，所述第三光接收器设置于所述第二体全息聚光板另一侧。可选地，所述第二光接收器设置于所述第一体全息聚光板与所述第二体全息聚光板衍射聚焦处。可选地，所述第一体全息偏光板为2层或者2层以上，所述第二体全息偏光板为2层或者2层以上。可选地，所述第一体全息聚光板与所述第二体全息聚光板并排设置。可选地，所述若干第一体全息偏光板、所述第一体全息聚光板和所述光接收组件从上到下依次排列，所述若干第二体全息偏光板、所述第二体全息聚光板和所述光接收组件从上到下依次排列。可选地，所述第一光接收器为光能接收器、光电接收器、光热接收器或者导光器，所述第二光接收器为光能接收器、光电接收器、光热接收器或者导光器，所述第三光接收器为光能接收器、光电接收器、光热接收器或者导光器。3.有益效果与现有技术相比，本申请提供的一种交错式太阳能聚光系统的有益效果在于：本申请提供的交错式太阳能聚光系统通过设置聚光组件和光接收组件，采用全息技术制造微结构全息衍射图，具有高效率、轻型化、微型化、阵列化、集成化、可复制、价格低廉的特性，并且可以实现一个大角度聚光的效果，从而免去了跟踪系统带来的成本增加和高故障率。通过将单层体全息板的工作范围进行交错式干涉记录，这样可以将体全息板的衍射再现光聚焦在中间的光接收组件上，同时光接收组件可接受部分直接照射的太阳光，每个聚光单元相比于每一层只记录一侧的情况下，提高了整体的光学效率。该交错式太阳能聚光系统成本低廉，结构简单，容易替代，从而便于大面积推广使用。附图说明图1是本申请的一种交错式太阳能聚光系统结构示意图；图2是本申请的第二光接收器所接收的光线范围示意图；图3是交错式太阳能聚光系统在其工作角度范围内的第一光强输出示意图；图4是交错式太阳能聚光系统在其工作角度范围内的第二光强输出示意图；图中：1-第一体全息聚光板、2-第二体全息聚光板、3-第一体全息偏光板、4-第二体全息偏光板、5-第一光接收器、6-第二光接收器、7-第三光接收器。具体实施方式在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。布拉格衍射不仅对方向有选择性，还对波长有选择性。晶格衍射可根据晶格种类和光源单色性分类。按照晶格分类，一种是单晶的布拉格衍射，一种是多晶的布拉格衍射。全息技术是实现真实的三维图像的记录和再现的技术。该图像称作全息图。和其他三维“图像”不一样的是，全息图提供了“视差”。视差的存在使得观察者可以通过前后、左右和上下移动来观察图像的不同形象，好像有个真实的物体在那里一样。全息图，是以激光为光源，用全景照相机将被摄体记录在高分辨率的全息胶片上构成的图。以干涉条纹形式存在。用同种激光照射，胶片前后方可出现原景物的虚实两个立体影像，视角不同，所见影像也不同。全息图是一种三维图像，它与传统的照片有很大的区别。传统的照片呈现的是真实的物理图像，而全息图则包含了被记录物体的尺寸、形状、亮度和对比度等信息。这些信息储存在一个很微小但却很复杂的干涉模式中。这个干涉模式是由激光产生的。参见图1～4，本申请提供一种交错式太阳能聚光系统，包括若干聚光单元，所述聚光单元包括聚光组件和光接收组件；所述聚光组件包括第一体全息聚光板1和第二体全息聚光板2，所述第一体全息聚光板1一侧依次排列若干第一体全息偏光板3，所述第二体全息聚光板2一侧依次排列若干第二体全息偏光板4；所述光接收组件包括第一光接收器5、第二光接收器6和第三光接收器7，所述第一光接收器5设置于所述第一体全息聚光板1另一侧，所述第二光接收器6设置于所述第一体全息聚光板1与所述第二体全息聚光板2之间，所述第二光接收器6设置于所述第一体全息聚光板1另一侧，所述第三光接收器7设置于所述第二体全息聚光板2另一侧。第一体全息偏光板3和第二体全息偏光板4只对特定角度光线发生衍射偏转，最终由第一体全息聚光板1和第二体全息聚光板2将光线进行衍射聚光；通过将单层体全息板的工作范围进行交错式干涉记录，这样可以将体全息板的衍射再现光聚焦在中间的光接收组件上，同时光接收组件可接受部分直接照射的太阳光，由于体全息结构的布拉格衍射现象，每层全息结构只会针对特定角度的光线发生衍射，其余角度光线直接透过，实现大角度免跟踪聚光的效果；体全息板为一种三维体全息结构，制造材料为光致聚合物或重铬酸盐明胶，制造方法为激光干涉。每两个多层并联的体全息板与中间接收光的光接收组件，包括第一光接收器5、第二光接收器6和第三光接收器7构成了一个聚光单元，除最下面一层为体全息聚光板外，其他层都为体全息偏光板，其作用为对不同角度的光线进行偏转，最后被体全息聚光板衍射聚焦再加以利用，提高了整体的光学效率。这里聚光单元的个数也是根据实际需求进行设置。进一步地，所述第二光接收器6设置于所述第一体全息聚光板1与所述第二体全息聚光板2衍射聚焦处。如图2所示，θ1和θ2分别是短波和长波光线的衍射角，该范围要满足图中所示的几何条件。进一步地，所述第一体全息偏光板3为2层或者2层以上，所述第二体全息偏光板4为2层或者2层以上。具体层数因根据实际设计情况而定，随本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交错式太阳能聚光系统，其特征在于：包括若干聚光单元，所述聚光单元包括聚光组件和光接收组件；所述聚光组件包括第一体全息聚光板(1)和第二体全息聚光板(2)，所述第一体全息聚光板(1)一侧依次排列若干第一体全息偏光板(3)，所述第二体全息聚光板(2)一侧依次排列若干第二体全息偏光板(4)；所述光接收组件包括第一光接收器(5)、第二光接收器(6)和第三光接收器(7)，所述第一光接收器(5)设置于所述第一体全息聚光板(1)另一侧，所述第二光接收器(6)设置于所述第一体全息聚光板(1)与所述第二体全息聚光板(2)之间，所述第二光接收器(6)设置于所述第一体全息聚光板(1)另一侧，所述第三光接收器(7)设置于所述第二体全息聚光板(2)另一侧。

【技术特征摘要】
1.一种交错式太阳能聚光系统，其特征在于：包括若干聚光单元，所述聚光单元包括聚光组件和光接收组件；所述聚光组件包括第一体全息聚光板(1)和第二体全息聚光板(2)，所述第一体全息聚光板(1)一侧依次排列若干第一体全息偏光板(3)，所述第二体全息聚光板(2)一侧依次排列若干第二体全息偏光板(4)；所述光接收组件包括第一光接收器(5)、第二光接收器(6)和第三光接收器(7)，所述第一光接收器(5)设置于所述第一体全息聚光板(1)另一侧，所述第二光接收器(6)设置于所述第一体全息聚光板(1)与所述第二体全息聚光板(2)之间，所述第二光接收器(6)设置于所述第一体全息聚光板(1)另一侧，所述第三光接收器(7)设置于所述第二体全息聚光板(2)另一侧。2.如权利要求1所述的交错式太阳能聚光系统，其特征在于：所述第二光接收器(6)设置于所述第一体全息聚光板(1)与所述第二体全息聚光板(2)衍射聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建设，考红旭，苏萍，崔尧，姚雪莲，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44