放大太阳能面板输出的系统和方法技术方案

提出了放大由太阳能面板产生的输出功率的方法和系统，该太阳能面板具有投射在其表面的一部分上的阴影。该系统和方法利用诸如双凸透镜状片材的折射‑反射片和/或衍射光栅片来散射太阳光以照亮阴影，并且因此放大太阳能面板的输出功率。可替选地，当没有阴影投射在面板上时，所述片将附加的太阳光反射至面板上，增加面板的输出功率。可以使用所述片用于将太阳光折射、反射或既折射又反射至面板上。所述片可以与明亮面板或反射面板组合使用，以将附加的太阳光反射至所述面板上，以进一步放大输出。该系统和方法适用于各种类型的太阳能面板例如薄膜太阳能面板、微晶太阳能面板和多晶太阳能面板以及太阳能屋顶瓦片或其他太阳能辐射收集器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】放大太阳能面板输出的系统和方法相关申请本申请要求于2017年12月22日提交的美国临时申请第62609425号的优先权，并且该临时申请的内容通过引用整体并入本文。
本专利技术总体上涉及太阳能发电，并且更具体地涉及一种放大太阳能面板输出的系统和方法。
技术介绍
太阳能电池或光伏电池是一种电气装置，其通过光伏效应将光能直接转换为电能，这是一种物理和化学现象。太阳能电池是一种形式的光电池，一种在暴露于光时其电特性例如电压、电流或电阻会变化的装置。薄膜太阳能电池是第二代太阳能电池，它是通过在诸如玻璃、塑料或金属等的基板上沉积一个或更多个光伏材料的薄层或薄膜制成的。薄膜技术比常规的晶体硅太阳能电池便宜，但是效率较低。太阳能面板吸收太阳光作为能源来生成电或热。光伏模块是光伏太阳能电池的封装、连接的组件。大多数光伏模块使用晶体硅太阳能电池或薄膜电池。光伏模块通常通过其直流(DC)输出功率来额定。太阳能面板出现了如下问题，其中即使遮挡了面板的表面的一部分的阴影也可能使功率输出降低多达90％。太阳能面板的另一问题是，在太阳暴露少、且由于远离赤道而导致太阳能较低的城市中，太阳能面板价格昂贵，并且产生的能量不足以在合理的时间范围内实际收回面板的成本。双凸透镜状片材是半透明的塑料片，通过在其片上独特且精确的挤压而制成，其具有倾斜度和弯曲度，其中在一个侧面上是称为双凸透镜的一系列竖直对准的平凸圆筒形透镜，并且在另一侧面上是平坦表面。双凸透镜有助于将2D图像转换成各种视觉错觉，其中，当改变双凸透镜状片材的定向时观看者可以看到双凸透镜特殊效果。双凸透镜状片材可以由以下制成：丙烯酸、APET、PETG、聚碳酸酯、聚丙烯、PVC或聚苯乙烯。这些不同的材料中的每一种对温度和UV光的敏感度不同。双凸透镜状片材的重要特性是透镜的密度。透镜的密度被表示为透镜每英寸(LPI)。双凸透镜状片材的厚度为与LPI负相关；LPI越低，双凸透镜状片材越厚。双凸透镜状片材的另一重要特性是视角。双凸透镜状片材的视角是V形区域，在该V形区域内可以清楚地观看双凸透镜图像。双凸透镜状片材的其他特性可以在网站lenticular-sheet.lpceurope.eu上找到，其内容通过引用整体并入本文。在双凸透镜状片材上的印刷可以经由喷墨印刷机以隔行的方式进行，如在由CGSheng在域名ViCGI.com上发表的文章“ChoosingtheRightLenticularSheetforInkjetPrinter”中所述，并且其内容通过引用整体并入本文。双凸透镜状片材也可以用于显示立体图像，如在由DavidE.Roberts在域名outeraspect.com上发表的文章“HistoryofLenticularandRelatedAutostereoscopicMethods”中所述，并且其内容通过引用整体并入本文。整体成像是真正的自动立体方法(无需特殊眼镜便可观看立体图像)。整体图像由观察者通过球面凸透镜阵列来观看的大量紧密堆积的不同的微图像组成，针对每个微图像一个透镜。这种特殊类型的透镜阵列被称为复眼透镜阵列或整体透镜阵列，在网站lenticulartechnology.com上的“TheHistoryofIntegralPrintMethods”中有详细描述，其内容通过引用整体并入本文。复眼透镜片是商业可获得的，例如在lenticular.mobi上可获得的那些，其内容通过引用整体并入本文。棱镜膜，例如由KolonIndustries制造并且在kolonindustries.com上展示的DCS、BK、LF，通过在聚酯膜上形成精细的棱镜结构来会聚来自诸如LCDBLU光源的光。类似地，线性棱镜片，例如由Ingemann制造并且在ingemanncomponents.com上展示的那些，通过其优化的在两个主轴上去眩光灯的能力令人印象深刻。在由HwiKim和ByounghoLee撰写的论文“Geometricopticsanalysisonlighttransmissionandreflectioncharacteristicsofmetallicprismsheets”(Opt.Eng.45(8)，084004(August22,2006).doi:10.1117/1.2335871)中，基于几何光学方法研究了金属棱镜片的光透射和反射特性，该论文的内容通过引用整体并入本文。针对具有任意辐射强度曲线的入射光，提出了分析性的方法，用于找到透射穿过单个金属棱镜片并由单个金属棱镜片反射的光的辐射强度曲线。利用相邻棱镜片之间的简单相互作用模型，将关于单个棱镜片的分析方法进行推广用于分析由若干棱镜片构成的棱镜片层。将单个棱镜片和棱镜片层的光透射和反射特性进行比较。可以看出，金属棱镜片可以适当地适用于半透反射式装置或用于液晶显示器的增亮膜。由HongenLiao、MakotoIwahara、NobuhikoHata和TakeyoshiDohi撰写的论文“High-qualityintegralvideographyusingamultiprojector”(OpticsExpressVol.12,Issue6,pp.1067-1076(2004))公开了微透镜阵列针对整体摄像的使用，其内容通过引用整体并入本文。由JohannesCourtial和JohnNelson撰写的文章“Ray-opticalnegativerefractionandpseudoscopicimagingwithDove-prismarrays”示出由小的、对准的道威棱镜的阵列组成的片可以部分地(在棱镜的宽度范围上)使射线方向的一个分量反转，该论文在iopscience.iop.org上可获得并且其内容通过引用整体并入本文。在日期为2007年9月1日并且在laserfocusworld.com上可获得的文章“FLAT-PANELDISPLAYS:WavyprismsheetmakesLCDslookbetter”中，对使用波浪棱镜片以使LCD看起来更好的问题进行了讨论，其每一个的内容通过引用整体并入本文。授予Conley的美国专利4,414,316公开了适合于在产生三维光学效果中使用并且其特征在于具有均匀的整体厚度且具有均匀的精细清晰度和质量的双凸透镜形式的柔性、复合的透明双凸透镜状屏幕片，该专利的内容通过引用整体并入本文。该双凸透镜形式具有与复合片的整体厚度精确地相关的均匀的焦距，以在整个双凸透镜状屏幕片中提供均匀的高质量三维光学效果。授予Conley等人的美国专利6,995,914公开了生产具有各向异性光学性质的双凸透镜状片材的方法，该专利的内容通过引用整体并入本文。授予Raymond等人的美国专利7,731,813公开了用于制造用于显示隔行图像的装置的方法，该专利的内容通过引用整体并入本文。该方法包括提供透明材料的膜并且通过在该膜的第一侧上形成平行的透镜组而在该膜中创建透镜阵列，并且然后将包括多组细长图像元件的隔行图像结合至该膜的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于放大太阳能面板的输出的系统，包括：/n太阳能面板，所述太阳能面板具有光接收表面以及具有上边缘和下边缘的框架；以及/n第一折射-反射片，所述第一折射-反射片具有第二侧面和包括多个折射元件的第一侧面；/n其中，所述第一折射-反射片被设置在所述下边缘的前面且靠近所述下边缘用于将太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，因此放大所述输出。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171222 US 62/609,4251.一种用于放大太阳能面板的输出的系统，包括：
太阳能面板，所述太阳能面板具有光接收表面以及具有上边缘和下边缘的框架；以及
第一折射-反射片，所述第一折射-反射片具有第二侧面和包括多个折射元件的第一侧面；
其中，所述第一折射-反射片被设置在所述下边缘的前面且靠近所述下边缘用于将太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，因此放大所述输出。


2.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出功率的系统，其中，所述第二侧面具有多个折射元件。


3.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出功率的系统，其中，所述第一折射-反射片是双凸透镜状片材、线性棱镜片、阵列棱镜片和包括多个球面透镜的阵列棱镜片中之一。


4.根据权利要求3所述的用于放大太阳能面板的输出功率的系统，其中，所述第一折射-反射片包括双凸透镜状片材，并且其中，所述多个折射元件包括多个线性双凸透镜状透镜。


5.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的系统，其中，所述太阳能面板包括薄膜太阳能面板、多晶太阳能面板和单晶硅太阳能电池中之一。


6.根据权利要求4所述的用于放大太阳能面板的输出的系统，其中，所述第一折射-反射片被设置成使得所述多个线性双凸透镜状透镜沿垂直于所述太阳能面板的所述光接收表面的方向延伸。


7.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的系统，还包括第二折射-反射片，所述第二折射-反射片与所述第一折射-反射片类似并且被设置成与所述第一折射-反射片相邻用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，因此进一步放大所述输出。


8.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的系统，还包括设置在所述第一折射-反射片的顶部上的第二折射-反射片用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，因此进一步放大所述输出。


9.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的系统，还包括第二折射-反射片，所述第二折射-反射片与所述第一折射-反射片类似大体上被设置在所述太阳能面板的所述顶边缘上方并且被定向成用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，因此进一步放大所述输出。


10.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的系统，还包括直立的折射-反射片，所述直立的折射-反射片位于所述太阳能面板的前面并且被定向成使得太阳光穿过所述折射-反射片并且在所述折射元件的作用下散射以落在所述太阳能面板的表面上因此照亮所述太阳能面板的所述光接收表面上的阴影，并且进一步放大由于所述阴影而减小的所述输出。


11.根据权利要求10所述的用于放大太阳能面板的输出的系统，其中，所述直立的折射-反射片涂覆有抗反射涂层或包括抗反射膜，以允许更多的太阳光穿过所述直立的折射-反射片。


12.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的系统，其中，所述第二侧面具有涂覆有颜色或反射介质的光滑表面用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，因此进一步放大所述输出。


13.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的系统，还包括设置在所述第一折射-反射片下的反射面板用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，以进一步放大所述输出同时还防止所述太阳能面板的燃烧。


14.根据权利要求12所述的用于放大太阳能面板的输出的系统，还包括设置在所述第一折射-反射片下的反射面板用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，以进一步放大所述输出同时还防止所述太阳能面板的燃烧。


15.根据权利要求13所述的用于放大太阳能面板的输出的系统，其中，所述反射面板包括具有明亮颜色的表面的面板和镜中之一。


16.根据权利要求1所述的用于放大太阳能面板的输出的系统，还包括设置在所述第一折射-反射片下的第一弯曲支承表面。


17.根据权利要求9所述的用于放大太阳能面板的输出的系统，还包括分别设置在所述第一折射-反射片和所述第二折射-反射片下的第一弯曲支承表面和第二弯曲支承表面。


18.根据权利要求13所述的用于放大太阳能面板的输出的系统，还包括设置在所述反射面板上方并且支承所述第一折射-反射片的透明的弯曲支承表面。


19.根据权利要求18所述的用于放大太阳能面板的输出的系统，还包括右直立的折射-反射片和左直立的折射-反射片，所述右直立的折射-反射片和所述左直立的折射-反射片位于所述太阳能面板的右侧和左侧并且被定向成用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，以进一步放大所述输出。


20.根据权利要求18所述的用于放大太阳能面板的输出的系统，还包括右直立的反射面板和左直立的反射面板，所述右直立的反射面板和所述左直立的反射面板位于所述太阳能面板的右侧和左侧并且被定向成用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，以进一步放大所述输出。


21.根据权利要求20所述的用于放大太阳能面板的输出的系统，还包括顶反射面板、左反射面板和右反射面板，所述顶反射面板、所述左反射面板和所述右反射面板被设置在所述太阳能面板周围并且被定向成用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，因此进一步放大所述输出。


22.根据权利要求13所述的用于放大太阳能面板的输出的系统，还包括：
右直立的反射面板和左直立的反射面板，所述右直立的反射面板和所述左直立的反射面板位于所述太阳能面板的右侧和左侧并且被定向成用于将附加的太阳光反射至所述太阳能面板的所述光接收表面上；以及
分别位于所述右直立的反射面板和所述左直立的反射面板上的右直立的折射-反射片和左直立的折射-反射片，用于将所述附加的太阳光散射至所述太阳能面板的所述光接收表面上，以进一步放大所述输出同时还防止所述太阳能面板的燃烧。

【专利技术属性】
技术研发人员：盖伊·克拉默，
申请(专利权)人：超级隐形生物科技公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA