本发明专利技术提供了一种集光系统的模块化结构及其实施方法，提供一制造和组装操作简单，以及改善现有集光系统加工误差较高，造成集光、光电转换效能损失等作用者；包括配置一具有光线接收功能的聚光器、一具有光电转换功能的晶片、一具有导电及导热功能的平面金属或陶瓷基板和一平面基材的组合。该平面基材布置有形成矩阵排列型态的多个次级光学元件；以及，提供使多个聚光器对应每一次级光学元件的接合在该平面基材上的作业。因此，每一个聚光器可被个别维修或置换，降低旧法需装卸整个集光系统的复杂、费时等情形。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术有关于一种；特别是指一种应用在太阳电池模块(photovoltaic module)或太阳能转换机制的集光系统的组装结构模块化复合设计的手段。
技术介绍
应用光学透镜(例如Fresnel lens)和太阳电池模块或晶片组合，来大量收集入射光的集光系统或集光模块，已为现有技艺。现有的集光系统包括光学透镜或元件、铝制底板、光学盖板，和一框架设置在铝制底板和光学盖板之间，将上述组件固定组合的型态。 例如，US 2009/0126794A1「Photovoltaic Concentrator Module With Multifunction Frame」、 US 2009/0199890 「Solar Cell Receiver For Concentrated Photovoltaic System For III-V Semiconductor Solar Cell」、及 US 2009/0223555 「High Efficiency Concentrating Photovoltaic Module Method And Appar￡itus」#禾1」胃 ，^共了施例。就像那些熟习此技艺的人所知悉，上述使用铝制底板、框架等组合型态的集光系统或模块，都具有加工及高度的累积误差；所述的累积误差通常会大于光学的容忍误差，而大大的影响或降低了集光系统的转换效能和发电效率的稳定性。上述的累积误差包括组装高度误差和组装平行度误差。组装高度误差会造成“可接受角的降低”；组装平行度误差由该光学盖板或光学面和铝制底板(或配置在底板上的晶片)之间对位不平行所造成，会导致“可接受角的不对称性”。基本上，在没有误差的理想状况下，太阳光线可100%入射集光系统(或晶片)。但是，当上述组装误差或加工误差迫使入射光角度偏差时，如果集光效率为90%时的入射角度偏差，则定义为可接受角。一般来说， Fresnel模块的可接受角约在士0. 5度左右。例如，在现有技艺中，光学盖板、晶片、锡膏、铜基板、散热膏、铝基板、和框架等部分的组装高度累积误差约达到士790 μ m(约士79条)左右。当累积误差约500 μ m(约50条)时，集光系统的可接受角约只能容忍0.3度的角度偏差；换言的，如果光线入射角度偏差超过0.3度，将有10%以上的光线会溢出，无法被集光系统或晶片收集，造成光学效能降低的情形。同样的，假设光学面和铝基板组装之间没有完全精确的相互平行，而约有0. 23度的倾斜时，该可接受角只剩0. 25 0. 27度左右。同时，这些集光模块的组装累积误差也会使太阳光线的入射或光路落在晶片(或电池模块)的非中心区域，使晶片局部区域产生热应力集中的情形，这会降低晶片的使用寿命，而这情形并不是我们所期望的。为了改善上述集光模块组装上的累积误差问题，实务上是应用追日系统、高精度制造的基材(或高平整度基材)和昂贵的仪器设备进行对位，使其组装的累积误差能尽量的控制在500 μ m的范围内。不过，可了解的是这情形会使得基材和仪器设备衍生的制造成本大量增加。代表性的来说，这些参考资料显示了有关光源和光学组件或集光系统配合在应用方面的技艺；它们也反映出这些光学组件或集光装置设计在某些应用的情形中，所存在的一些问题。如果重行设计考量集光模块的组织结构，使其构造不同于习用者，将可改变它的使用型态，而有别于旧法；实质上，也会增加它的应用范围。但是，要如何克服或改善上述我们所讨论的课题呢？例如，使它的组装结构设计在符合一个简单的条件下，降低模块组装的困难度，以减少设备和人力成本；同时具备使集光系统组装的累积误差被尽可能的减到最小，而进一步增加集光系统的转换效能和发电效率的稳定度等作用，改善现有结构不利于拆卸组装或个别置换等手段者；我们发现它的构造必需考量到下列几个设计课题1.应对整个配合光学盖板或光学面、基板组件、和框架等结构组织有关“组装的累积误差”的课题加以考量。2.为了获得降低“组装的累积误差”的作用，该光学结构组件和集光系统的内部结构和组装步骤应重新被安排和设计，才能使入射光线(或入射到晶片的太阳光线)的损失， 被减到最小。3.相较于旧法而言，比较理想的设计应考量制造、组装容易、容许操作者对光学组件个别换装或置换等条件，并且像旧法应用高精度制造的基材和昂贵的仪器设备进行对位等情形，应尽可能的被减少，以降低设备和人力成本。而这些课题在上述的参考资料中均未被教示或具体揭露。
技术实现思路
爰是，本专利技术的主要目的即在于提供一种， 是提供一制造和组装操作简单，以及改善现有集光系统加工误差较高，造成集光、光电转换效能损失等作用者；包括一聚光器和一平面基材的组合。该平面基材布置有形成矩阵排列型态的多个次级光学元件；以及，提供使多个聚光器对应每一次级光学元件，接合在该平面基材上的步骤。因此，每一个聚光器可被个别维修或置换，降低旧法需装卸整个集光系统的复杂、费时等情形。根据本专利技术的集光系统的模块化结构，该聚光器配置有一光线接收元件或晶片； 该聚光器包括一第一导光部和一第二导光部。第一导光部具有一反射面；所述的反射面以一参考轴形成一抛物线轮廓，而界定出一焦(点)区；并且，在焦(点)区那里形成一出光孔径(或开孔)；以及，该第一导光部在相对于出光孔径(或开孔)的另一端形成一入光孔径(或开孔)，以容许光源或太阳光线进入第一导光部。该第二导光部也具有一反射面；所述的反射面以该参考轴形成一抛物线轮廓的型态，而界定出一焦(点)区和形成在焦(点) 区那里的一个入光孔径(或开孔)；所述的第二导光部焦(点)区与第一导光部的焦(点) 区形成共焦(点)或在一范围内大致共焦的型态。实质上，该第二导光部在相对于入光孔径(或开孔)的另一端形成一出光孔径 (或开孔)；以及，该光线接收元件或晶片配置在第二导光部出光孔径的位置上，以收集光源或太阳光线。根据本专利技术的集光系统的模块化结构，该聚光器和晶片组合形成一模块单元的结构型态；每一个聚光器或模块单元的规格和加工步骤是容许在模块化制程中被大量制造和精确控制。同时，该平面基材提供一组合基准面，使每一个模块单元可对应每一次级光学元件，直接接合在该平面基材上，而构成一集光系统总成。因此，这集光系统组装的累积误差被尽可能的减到最小；像旧法中必须考量光学盖板、底板和框架等部分加工、组装的高度和相互平行度误差的情形，获得明显的改善。本专利技术提供了一种集光系统的模块化结构，是一聚光器和一平面基材的组合，收集入射光线；该聚光器包括一第一导光部，形成一几何形轮廓的型态，而包含一反射面、一入光孔径和一出光孔径；该反射面形成一弯曲面的型态，而具有一焦区；并且，使该出光孔径邻近该焦区；一组合该第一导光部的第二导光部，形成一几何形轮廓的型态，包含一反射面和一入光孔径；相对于所述的入光孔径，第二导光部的另一端形成一出光孔径；该第二导光器的反射面是一弯曲面的型态，而具有至少一焦区；一光线接收元件，配置在邻近该第二导光部出光孔径的位置；以及该平面基材形成一具有平整表面的板状物，建立一组合操作的基准面；并且使多个上述的聚光器对应接合在该平面基材上。根据本专利技术集光系统的模块化结构实施方法，包括(a)使一聚光器和一光线接收元件或晶片组合形成一模块单元的步骤；(b)提供多个次级光学元本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邹渊翔，
申请(专利权)人：聚阳光能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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