免跟踪聚光装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种免跟踪聚光装置，包括：反射式二次光学元件(10)，具有第一端口(11)和第二端口(22)两个端口的漏斗状结构；主聚光器(20)，连接于反射式二次光学元件(10)的第一端口(11)，用于将太阳光进行初次会聚；透射式二次光学元件(30)，连接于反射式二次光学元件(10)的第二端口(12)，用于将经主聚光器(20)初次会聚的太阳光和经反射式二次光学元件(10)反射后的太阳光进行再次会聚，并将再次会聚的太阳光传输至太阳电池表面。所述聚光装置通过简单的组合，即可大幅度地提高传统聚光光学系统的接收角，进而确保了聚光光伏系统在无高精度跟踪系统的前提下高效运行，降低了光伏发电成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电
，具体地讲，涉及一种免跟踪聚光装置。
技术介绍
随着化石能源的储量不断降低，以及化石能源的成本不断上涨，人们开始重视可再生能源的开发与利用。太阳能是地球上最丰富的可再生能源，而光伏发电作为一种开发新型无污染的太阳能资源的技术获得了极大的发展。其中，聚光型光伏发电技术作为光伏发电领域的一个分支，以其超高的发电效率和较大的成本降低空间而受到人们越来越多的重视。在光伏发电技术中，能否经济高效地利用太阳能的关键就在于能否提高聚光比和跟踪精度，因此当前高倍聚光型光伏发电系统必须配备高精度的机械跟踪系统。但据相关资料显示，高精度的机械跟踪系统成本将占到整个高倍聚光型光伏系统总成本的30％左右，这严重阻碍了聚光光伏发电成本的进一步降低。为此，各国的研究机构开始竞相研制免跟踪聚光型光伏发电装置。虽然这些光伏发电装置的结构都比较新颖，但是在当前技术水平下，其无法满足市场化应用的需求，因此目前急需一种新型的组合式免跟踪聚光光学系统来突破这一局限，藉以满足使用要求。
技术实现思路
为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种免跟踪聚光装置，该装置结构简单，且在无高精度跟踪系统的前提下可确保聚光光伏系统高效运行，从而降低了光伏发电成本。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种免跟踪聚光装置，其特征在于，包括：反射式二次光学元件，具有第一端口和第二端口两个端口的漏斗状结构；主聚光器，连接于所述反射式二次光学元件的第一端口，用于将太阳光进行初次会聚；透射式二次光学元件，连接于所述反射式二次光学元件的第二端口，用于将经所述主聚光器初次会聚的太阳光和经所述反射式二次光学元件反射后的太阳光进行再次会聚，并将再次会聚的太阳光传输至太阳电池表面。进一步地，所述反射式二次光学元件包括四个侧板，所述四个侧板拼接形成具有第一端口和第二端口的漏斗状结构，所述第一端口的面积大于所述第二端口的面积。进一步地，所述四个侧板拼接形成的反射式二次光学元件的横截面为矩形。进一步地，所述反射式二次光学元件的材料为高反射性镜面铝膜。进一步地，所述主聚光器为菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜的锯齿面朝向所述反射式二次光学元件内部。进一步地，所述菲涅尔透镜的材料为聚甲基丙烯酸甲酯光学塑料。进一步地，所述透射式二次光学元件位于所述反射式二次光学元件的内部，所述透射式二次光学元件的朝向所述反射式二次光学元件外部的端面与所述第二端口平齐。进一步地，所述透射式二次光学元件为尖劈形三角棱镜，且所述三角棱镜的尖劈朝向所述反射式二次光学元件的内部，所述三角棱镜的底面与所述反射式二次聚光元件的第二端口平齐。进一步地，所述主聚光器的焦点位于所述尖劈形三角棱镜的底面。进一步地，所述三角棱镜的材料为光学玻璃。本专利技术通过在漏斗状的反射式二次光学元件的第一端口和第二端口处分别设置主聚光器和透射式二次光学元件，使平行的太阳光经主聚光器进行初次会聚，进而反射式二次光学元件对经主聚光器会聚的太阳光进行反射，最后经透射式二次光学元件将经主聚光器会聚的太阳光及经反射式二次光学元件反射的太阳光进行再次会聚，并将再次会聚的太阳光传输至太阳电池表面。所述聚光装置通过简单组合即可达到大幅度提高传统聚光光学系统的接收角的目的，进而确保了聚光光伏系统在无高精度跟踪系统的前提下可高效运行，降低了光伏发电成本。附图说明通过结合附图进行的以下描述，本专利技术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是根据本专利技术的实施例的免跟踪聚光装置的剖面示意图；图2是根据本专利技术的实施例的反射式二次光学元件的结构示意图；图3是根据本专利技术的实施例的透射式二次光学元件的结构示意图。具体实施方式以下，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术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专利技术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专利技术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，为了清楚起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。图1是根据本专利技术的实施例的免跟踪聚光装置的剖面示意图，图2是根据本专利技术的实施例的反射式二次光学元件的结构示意图，图3是根据免跟踪聚光装置中的透射式二次光学元件的结构示意图。参照图1，根据本专利技术的免跟踪聚光装置包括：反射式二次光学元件10，具有第一端口11和第二端口12两个端口的漏斗状结构；主聚光器20，连接于反射式二次光学元件10的第一端口11，用于将太阳光进行初次会聚；透射式二次光学元件30，连接于反射式二次光学元件10的第二端口12，用于将经主聚光器20初次会聚的太阳光和经反射式二次光学元件10反射后的太阳光进行再次会聚，并将再次会聚的太阳光传输到太阳电池40的表面。在根据本专利技术的免跟踪聚光装置中，透射式二次光学元件30位于反射式二次光学元件10的内部，且透射式二次光学元件30的朝向反射式二次光学元件10外部的端面与第二端口12平齐。在本实施例中，主聚光器20为曲面非成像线聚焦菲涅尔透镜，曲面非成像线聚焦菲涅尔透镜的锯齿面朝向反射式二次光学元件10内部，且其材料为聚甲基丙烯酸甲酯光学塑料；曲面非成像线聚焦菲涅尔透镜的使用可满足降低成本且减轻重量的要求；同时，透过曲面非成像线聚焦菲涅尔透镜的太阳光还不会存在光亮降低的现象，且可把平行的太阳光会聚成条形焦斑并照射至反射式二次光学元件10内部。根据本专利技术的实施例的免跟踪聚光装置中的反射式二次光学元件10具有漏斗状结构，且具有第一端口11和第二端口12两个端口；反射式二次光学元件10包括四个侧板，其中两个相等的矩形侧板相对设置，两个相等的等腰梯形侧板相对设置，如此四个侧板拼接形成具有第一端口11和第二端口12两个端口的漏斗状结构，且第一端口11的面积大于第二端口12的面积；同时，四个侧板拼接形成的反射式二次光学元件10的横截面为矩形，如图2所示，第二端口12的横截面为矩形可恰好吻合条状的太阳电池40。在本实施例中，反射式二次光学元件10的材料为高反射性镜面铝膜；高反射的性能符合其作为反射式二次光学元件10的性能要求，可将经主聚光器20会聚的太阳光进行反射，并到达透射式二次光学元件30，并经透射式二次光学元件30将会聚的太阳光传输至太阳电池40表面。...

【技术保护点】
一种免跟踪聚光装置，其特征在于，包括：反射式二次光学元件(10)，具有第一端口(11)和第二端口(12)两个端口的漏斗状结构；主聚光器(20)，连接于所述反射式二次光学元件(10)的第一端口(11)，用于将太阳光进行初次会聚；透射式二次光学元件(30)，连接于所述反射式二次光学元件(10)的第二端口(12)，用于将经所述主聚光器(20)初次会聚的太阳光和经所述反射式二次光学元件(10)反射后的太阳光进行再次会聚，并将再次会聚的太阳光传输至太阳电池表面。

【技术特征摘要】
1.一种免跟踪聚光装置，其特征在于，包括：
反射式二次光学元件(10)，具有第一端口(11)和第二端口(12)两个端
口的漏斗状结构；
主聚光器(20)，连接于所述反射式二次光学元件(10)的第一端口(11)，
用于将太阳光进行初次会聚；
透射式二次光学元件(30)，连接于所述反射式二次光学元件(10)的第二
端口(12)，用于将经所述主聚光器(20)初次会聚的太阳光和经所述反射式二
次光学元件(10)反射后的太阳光进行再次会聚，并将再次会聚的太阳光传输
至太阳电池表面。
2.根据权利要求1所述的聚光装置，其特征在于，所述反射式二次光学元
件(10)包括四个侧板，所述四个侧板拼接形成具有第一端口(11)和第二端
口(22)的漏斗状结构，所述第一端口(11)的面积大于所述第二端口(12)
的面积。
3.根据权利要求2所述的聚光装置，其特征在于，所述四个侧板拼接形成
的反射式二次光学元件(10)的横截面为矩形。
4.根据权利要求2所述的聚光装置，其特征在于，所述反射式二次光学元
件(10)的材料为高反射性镜面铝膜。

【专利技术属性】
技术研发人员：宋贺伦，茹占强，王秋阳，戴高环，张耀辉，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32