太阳能光伏聚光器面板制造技术

公开了一种太阳能光伏聚光器面板，该面板在包括顶部窗口的容器内包括可为拱形的菲涅耳透镜聚光器和光伏接收器。透镜、光伏电池和窗口可固定在容器中，没有内部的太阳跟踪机构或相关的内部移动部件如电动机、驱动系统或轴承。窗口是透明的并且容器底部通常的尺寸和构造使得用作热交换器，以将来自光伏接收器的废热消散到周围环境中。菲涅耳透镜聚光器通常为在容器中相对于容器的内部尺度设置于固定位置的自立式菲涅耳透镜聚光器，光学形成所汇聚太阳光的焦点区。所述光伏接收器包括设置于容器内部且相对于该容器的内部尺度在固定位置附接至底部的光伏电池或光伏电池组。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及太阳能收集和转换，特别是涉及太阳能光伏聚光器。
技术介绍
许多现有的太阳能光伏聚光器技术涉及使用大的、笨重而沉重的、且由于尺寸和体积原因而相对昂贵的太阳能板。大多数光伏聚光器使用平面菲涅耳透镜和/或抛物面镜将阳光聚焦到硅电池或多结光伏电池上。由于拱形或穹形透镜相对于平面菲涅耳透镜或平面镜具有许多光学优势且对于光伏聚光器
的普通技术人员是熟知的，所以较好的光学方法是使用可为拱形或穹形的菲涅耳透镜来将阳光聚焦到光伏电池上。但是，使用大的拱形菲涅耳透镜的现有太阳能板仍然体积大、重量重且需要很大的热沉。如果拱形透镜由目前优选的材料丙烯酸塑料构成，则这些丙烯酸透镜易燃且可能由于暴露于天气和诸如冰雹、大风、高吹沙等环境因素而受到损坏。而且，丙烯酸材料允许水蒸气透过透镜进入聚光器面板的内部，在该内部，冷凝可能造成光学(冷凝在透镜上)和电学(冷凝在电池电路上)问题。附图说明图1是示例性光伏聚光器面板的部分立体图；图2是示出示例性光伏聚光器面板一部分的特写分解图的部分截断立体图；图3是示例性实施例的射线轨迹矢量的示意图；图4是具有菲涅耳透镜支撑部的示例性实施例的部分截断立体图，其中在容器上方以分解图示出一个示例性菲涅耳透镜及其支撑端；图5是具有菲涅耳透镜支撑部的示例性实施例的部分截断立体图；图6是示例性光伏接收器组件的部分截断立体图。具体实施例方式现在参考图1，在实施例中，光伏聚光器面板1包括容器10、一个或多个窗口 20、一个或多个菲涅耳透镜聚光器30以及一个或多个接收器40。在特定实施例中，光伏聚光器面板1还包括一个或多个散热器50。容器10包括顶部12、侧面15-18和底部14。侧面15和侧面17 (图4)可以(且通常可以)被构造为与侧面16和侧面18附连且用于封闭该容器10的端板。在一个优选实施例中，端板15和端板17、侧面16和侧面18以及底部14构成一体成形的铝制单元，该铝制单元类似于顶部开口的矩形盘子。注意，由于图4是容器10的截断图，所以端板15在图4中未直接示出。在可想到的特定实施例中，底部14包括铝散热器片。但是，容器材料绝非局限于铝，也可以使用很多其它材料如电镀钢、塑料、玻璃等等或者以上的组合。如通常构造中，容器10构成防风雨罩，在包括顶部12、侧面16和侧面18、底部14 以及端板15和17(图4)在内的外部组件之间具有防水接合部或密封。在这种构造方式下，容器10适于允许在该容器10中安装电子电路和/或电子部件，这些电子部件通常表示系统平衡元件，如典型太阳能电力系统中可见到的那些元件。在特定实施例中，这些电子电路和电子部件可安装至容器10的一个或多个内表面，且在操作时可彼此互连并与接收器 40互连以提供有用的系统平衡功能，例如DC-DC电压变换器、DC-AC逆变器、太阳跟踪控制器等等或以上的组合，太阳跟踪控制器可包括开环的基于微处理器的单元。通过消除这些电子部件对于防风雨接线盒的需求，并且通过允许在工厂中将这些电子部件安装在容器10 内而并非现场组装这些电子部件，在内部安装这些电子部件可在系统级别节约成本。在可想到的特定实施例中，容器10还可包括一个或多个通气孔11，该通气孔11在容器10的内部与外部环境之间提供流体通道，并且其尺寸使得有助于防止容器10内部与外部大气之间的压力差。在优选实施例中，顶部12包括透明材料，该透明材料定义所述窗口 20。通常，窗口 20包括通常尺度为大约1米宽乘1. 5米长的玻璃。在目前可想到的实施例中，窗口 20可包括在一个表面或两个表面涂覆了抗反射(AR)涂层的玻璃，使得穿过该玻璃的太阳光线的光传输损耗最小化。例如，对于厚度为大约3mm的低铁浮法玻璃(low-iron tempered float glass)，将并不昂贵的溶胶-凝胶涂抹于玻璃的两侧表面上可达到96%的净透射率。窗口材料绝非仅局限于玻璃，任何透明的材料如塑料片或塑料膜可提供同样的功能。例如，在另外的重量更轻的实施例中，窗口 20可包括聚合物片如丙烯酸塑料，聚合物膜如ETFE或FEP 含氟聚合物材料，玻璃与聚合物材料的层叠组合，等等，或者以上的组合。窗口 20可延及整个顶部12或者构成顶部12的预定部分，例如布置在至少与顶部 12具有相同边界的玻璃安装框(图中未示出)中。在目前优选的实施例中，窗口 20为非透镜并且不包括任何透镜特性，而是用于允许入射光线进入容器10并且保护菲涅耳透镜聚光器30、接收器40和其它内部部件不受天气因素例如雨、冰雹、高吹沙、污垢以及大风的影响。端板15和端板17(图4)以及侧面16和侧面18可由任何适当材料制成，优选由不易燃的材料如金属或玻璃制成。另外参考图2，菲涅耳透镜聚光器30通常是丙烯酸或其它聚合物菲涅耳透镜聚光器30，所述菲涅耳透镜聚光器被附接到透镜支撑部如透镜架32或其它透镜支撑部如端支撑部19a和19b (图4)上，使得每个接收器40通常只有一个这样的菲涅耳透镜聚光器30。 如下文中所述，接收器40包括一个或多个光伏电池电路49，所述光伏电池电路49通常是多个工作中互连的光伏电池41的线性阵列。在另一个典型实施例中，菲涅耳透镜聚光器 30是拱形的。菲涅耳透镜聚光器30的一个重要特性在于它薄、重量轻并且其生产成本经济。在一优选实施例中，所述透镜是柔性的、拱形的、丙烯酸或其它聚合物的对称折射菲涅耳透镜，其大约0. 25mm厚并且通过连续式辊对辊工艺(roll-to-roll)制成，例如透镜膜压花。这样的透镜膜通常制成为扁平形式并输送至辊子上，并且具有较小的尺度(例如，大约16cm的孔径宽度、Hcm焦距和160cm的孔径长度)。为用于本专利技术中，透镜膜通常先被修剪为最终大小，然后进行机械弯曲或者加热形成为拱形形状，并且附接到透镜架32或其它透镜支撑部例如19a、19b上。但是，只要除拱形之外的其它形状符合本文的公开内容，也可以使用这些形状。相比2-3英尺的传统聚光光电模块深度，使用小的菲涅耳透镜聚光器30阵列使得光伏聚光器面板1具有仅仅几英寸的深度。这可节约例如外壳材料的成本、包装/运送成本和/或安装成本。菲涅耳透镜聚光器30的另外一个重要特性在于菲涅耳透镜聚光器30独立于窗口 20安装在容器10内。因此，在典型安装中，利用未与窗口 20连接的子对准支撑部，菲涅耳透镜聚光器30和接收器40被构造为对立的配对，即，一个菲涅耳透镜聚光器30与一个特定接收器40配对。应当理解，在容器10中可有多个成对的菲涅耳透镜聚光器30和相应的光伏电池电路49。如果光伏聚光器面板1使用穹形透镜聚光器30和多结光伏电池41，则所述穹形透镜设计可进一步包括本领域中已知的混色特性。容器10，包括定制尺寸且构造用作隔热结构的窗口 20和底部14，可适用于多种不同的光伏聚光器配置，所述多种不同的光伏聚光器配置使用聚焦到各种类型光伏电池41上的、不同几何尺寸的自立式透镜聚光器30。透镜聚光器材料绝不仅局限于丙烯酸或其它聚合物塑料，透镜聚光器30可由任何透明的可模压材料例如透明硅酮材料制成。另外参考图4，在典型实施例中，菲涅耳透镜聚光器30未与窗口 20接合。在目前可想到的实施例中，如果使用了侧面支撑部，则每个菲涅耳透镜聚光器30沿着预定的边界固定到透镜架32本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.05.12 US 61/177,498;2009.05.14 US 61/178,341;1.一种太阳能光伏聚光器面板，包括a)容器，该容器还包括i)顶部，该顶部包括透明窗口 ；和 )底部，所述顶部和底部限定多个末端；b)在所述容器内相对于该容器的内部尺度设置于固定位置的自立式菲涅耳透镜聚光器，所述菲涅耳透镜聚光器将入射太阳光折射到所述容器内的预定焦点区；c)设置于所述容器内并在所述焦点区的预定区域内附接至所述底部的光伏接收器，该光伏接收器包括光伏电池。2.根据权利要求1所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述窗口的尺寸和构造使得允许入射光进入所述容器中，并且保护所述菲涅耳透镜和所述光伏接收器不受预定的天气元素集合损害，所述窗口不包括任何透镜特性。3.根据权利要求1所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述窗口包括玻璃。4.根据权利要求3所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述玻璃还包括在所述窗口的预定侧面上的抗反射涂层。5.根据权利要求3所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述玻璃为大约1米宽、大约 1. 5米长。6.根据权利要求1所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述窗口延及整个所述预部。7.根据权利要求1所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述窗口由透明聚合物制成。8.根据权利要求1所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述容器的尺寸和构造使得实质上防风雨。9.根据权利要求1所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述光伏聚光器面板还包括a)设置在所述顶部和所述底部中间的侧面；以及b)附接至所述侧面的端板。10.根据权利要求9所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述容器还包括设置于所述顶部、底部和侧面之间的防水密封件。11.根据权利要求10所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述容器还包括设置于所述顶部和底部之间的防水密封件。12.根据权利要求9所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述顶部、底部、侧面和端板由不可燃材料制成。13.根据权利要求9所述的太阳能光伏聚光器面板，其中a)所述侧面是多个侧面；b)所述端板是多个端板；且c)所述侧面和端板的尺寸和构造使得封闭所述容器。14.根据权利要求13所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述容器还包括单片金属片，该金属片形成所述容器的顶部、底部、侧面和端板作为单个单元。15.根据权利要求1所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述光伏接收器安装在所述容器的预定内表面。16.根据权利要求1所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述光伏接收器包括多个光伏接收器。17.根据权利要求1所述的太阳能光伏聚光器面板，还包括在操作中与所述光伏接收器互连的预定电子部件。18.根据权利要求17所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述电子部件包括DC-DC电压变换器、DC-AC逆变器、以及太阳跟踪控制器中的至少一个。19.根据权利要求1所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述容器还包括在所述容器的外表面与内部之间的通道，该通道的尺寸和构造使得用于防止所述容器的内部与外界大气之间的压力差。20.根据权利要求1所述的太阳能光伏聚光器面板，其中a)所述菲涅耳透镜聚光器是拱形的；并且b)所述拱形的菲涅耳透镜聚光器被附接至透镜架。21.根据权利要求20所述的太阳能光伏聚光器面板，其中a)所述透镜架包括多个透镜架，每个透镜架还包括端拱；并且b)所述拱形菲涅耳透镜聚光器被附接至两个端拱。22.根据权利要求21所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述拱形菲涅耳透镜聚光器是多个附接的拱形菲涅耳透镜聚光器，所述多个附接的拱形菲涅耳透镜聚光器的尺寸和构造使得每个光伏接收器具有一个拱形菲涅耳透镜聚光器。23.根据权利要求1所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述菲涅耳透镜聚光器由丙烯酸制成并且大约是0. 25mm厚，并且通过连续性的辊对辊工艺制成。24.根据权利要求1所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，所述菲涅耳透镜聚光器独立于所述窗口安装在所述容器内并且未与所述窗口接合。25.根据权利要求1所述的太阳能光伏聚光器面板，其中a)所述菲涅耳透镜聚光器沿着所述菲涅耳透镜聚光器的预定边界固定到透镜架上；并且b)所述透镜架在其末端得到支撑或者沿其长度间断地得到支撑，以保持透镜架关于光伏接收器中心的位置，从而保证由菲涅耳透镜聚光器产生的焦线在光伏接收器上保持居中26.根据权利要求1所述的太阳能光伏聚光器面板，其中，每个菲涅耳透镜聚光器与所述窗口是分隔的。27.根据权利要求1所述的太阳能光伏聚光器面板，还包括a)靠近所述多个末端中的每一个设置的透镜支撑部；b)其中i)所述菲涅耳透镜聚光器在所述多个末端中的每一个末端固定至所述透镜支撑部；并且 )所述透镜支撑部的尺寸和构造使得用于提供张力来支撑所述菲涅耳透镜聚光器作为张紧的部件，并且保持菲涅耳透镜聚光器关于光伏接收器的位置，iii)从而由所述菲涅耳透镜聚光器产生的焦线在所述光伏接收器上保持基本居中。28.根据权利要求1所述的太阳能光伏...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·J·奥尼尔，
申请(专利权)人：因泰克太阳能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：