太阳能收集器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于反射太阳辐射的反射器，该反射器具有一个反射器表面，该表面为凹形，并且其中该表面围绕第一轴线和第二轴线进行弯曲，该第二轴线处于总体上垂直于该第一轴线的平面中并围绕该第一轴线进行弯曲；以及一种用于收集和利用太阳能的设备，该设备包括至少一个反射器以及至少一个光伏电池，该光伏电池与每个表面相关联并且相对于该相关联的表面进行定位，由此被定位成接收由该相关联的表面反射的辐射并将所接收的辐射转换成电能，该设备进一步包括用于将入射到其上的过量太阳辐射能转换成热能的热转换装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及太阳能聚光器，并具体涉及收集太阳能用于太阳能发电和太阳能加热的太阳能聚光器。本专利技术主要用作有效收集太阳能并将其转换成电和/或太阳能热水应用设备的太阳能聚光器，并且以下将参照这种应用对本专利技术进行说明。然而，应理解的是本专利技术不限于这个具体的应用领域。
技术介绍
全篇说明书中对
技术介绍
的任何讨论都不得视为是对这些
技术介绍
即为现有技术的认可，这些
技术介绍
也不得视为公知或构成本领域的部分一般常识。 用于收集和聚集太阳辐射的装置为人们所熟知，并且经常是以反射器的形式出现，反射器具有整体庞大的几何形状，由线形聚焦槽或点状聚焦碟构成。槽式和碟式太阳能收集器二者都可使用抛物面反射器，抛物面反射器将入射到其上的太阳辐射反射到焦点(碟式)或线性焦点(槽式)，在焦点位置处设置一个用于将太阳辐射转换成电能的装置，例如光伏电池(例如太阳能电池)。可替代地，太阳辐射可聚集到一个焦点，在焦点处来自太阳辐射的热量加热太阳能热水应用设备中的物质，例如水。具有一级反射器和二次成像元件的聚光器也是已知的。在这些装置中，一级反射器也是圆形或抛物面碟，该碟将入射到其上的太阳辐射定向到二次成像元件，典型地是折射元件，从而最终将太阳辐射聚焦到光伏电池。这种基于碟的太阳能聚光器庞大笨拙，并且通常不易实现住宅安装。而且，碟形太阳能聚光器要求太阳能电池接近于焦点处，这就在与可商购的Icm2太阳能电池相配合时将碟的尺寸限制为约500-1400cm2。每个碟通常需要其自身的跟踪系统和支撑结构，这就显著增加了发电成本。人们采用了以下两种方法，部分地克服了这些限制因素a)增大碟的尺寸并增加单位成本获取/开发专门定制的太阳能电池，或b)将较小的碟式聚光器一起堆叠到一个共有的用于跟踪的框架上。然而，圆形碟例如不能以最佳空间效率进行压缩。基于碟的太阳能聚光器的另一个缺点是重心通常位于焦点与碟底座之间的某个位置。为了使碟跟踪太阳，碟需要在两个轴线上进行跟踪，这在重心处是结构上最有效的，因此要求将碟的一部分移除以设置支撑杆。也可设置其他碟支撑结构和跟踪系统，但相比之下有可能建造费用更加昂贵并且体型笨拙。在将太阳辐射转换成电能的情况下，太阳能收集器可提供的电量与聚光因子(suns)和太阳能电池的光电转换效率(百分比)的乘积成比例。很多现有的太阳能收集器依靠被动式冷却来排热。然而，聚光因子(suns)最大化会导致太阳能电池的温度升高，并使电池的光转换效率下降。因此，从这种被动系统排热的比率限制了太阳能电池上的阳光聚光因子。在增大这种设计的聚光因子以最大化功率输出时，排热效率就成为一种限制。对于增大聚光因子的另一个限制是以高聚光因子有效跟踪太阳的能力。光学畸变和跟踪误差共同限制了聚光因子的增大。现有的用于组合式发电和热水产生的太阳能收集器典型地设计为，最大化发电优先于热水生成，因为电的价值更大，特别是在给予太阳能发电补贴的情况下。这种组合式发电和热水产生太阳能收集器的设计目的与只用于发电的太阳能收集器的设计目的相同，也就是说目的都是最大化聚光因子与转换效率的乘积。例如澳大利亚的多数国产太阳能装置都使用低效率(<17% )的发电用硅光伏电池和分开的平板太阳能热水系统。这种基本系统设计和效率在20年来没有显著改变，硅光伏电池的未来性能收益($/瓦)有可能是通过生产效率的递增收益而获得。然而，为了提高发电和热水产生用国产太阳能设备的采用率，由于补贴减少，而且为太阳能支付更高价格的市场意愿降低，就需要不断降低这些设备的价格。 本专利技术的一个目的是基本克服或至少减轻现有技术的一个或多个缺点，或至少提供现有太阳能聚光器的有用的替代方案
技术实现思路
根据第一方面，提供了一种用于反射太阳辐射的反射器，该反射器具有一个反射器表面，该表面为凹形，并且其中该表面围绕一个第一轴线和一个第二轴线弯曲，该第二轴线处于总体上垂直于该第一轴线的平面中并且围绕该第一轴线进行弯曲。根据第一方面的一种构造，提供了一种用于反射太阳辐射的反射器，该反射器具有一个反射器表面，该表面为凹形，并且其中该表面围绕一个第一轴线和一个第二轴线弯曲，该第二轴线处于总体上垂直于该第一轴线的平面中并且围绕该第一轴线进行弯曲。该反射器可为伸长形，使所述第二轴线为纵轴，其中所述表面具有抛物面构形的横截面。该第二轴线可跟随一条抛物线轨迹。该反射器可为伸长形，使所述第二轴线为纵轴，其中所述表面具有椭圆构形、双曲面构形或部分圆形构形的横截面。该反射器表面可包括多个抛物面结构，每个结构形成一个反射器，从而形成反射器阵列。每个抛物面结构均可为伸长形或凹形结构，其中每个结构围绕该第一轴线和一个相应的第二轴线弯曲，每个相应的第二轴线处于总体上垂直于该第一轴线的平面中并且围绕该第一轴线进行弯曲。该反射器可包括围绕该第一轴线和第二轴线二者的一个抛物面轮廓。一级反射器可包括围绕该第一轴线的一个第一抛物线形轮廓和围绕第二轴线的一个第二抛物线形轮廓。该反射器表面可包括关于第一轴线或第二轴线的截面轮廓，该截面选自下组圆形(即部分圆形)截面、抛物线形截面、椭圆形截面或双曲线形截面。围绕该第一轴线或/和该第二轴线的反射器表面可偏离一抛物线，这样从该反射器表面反射的辐射就照射电池的一个通量密度基本上均匀的区域。根据第二方面，提供了一种用于收集和利用太阳能的设备。该设备可包括至少一个反射器，每个反射器均根据第一方面。该设备可进一步包括至少一个光伏电池，该光伏电池与每个表面相关联并相对于该相关联的表面而定位，以便接收由该相关联的表面反射的辐射并将接收的辐射转换成电能。根据第二方面的一种构造，提供了一种用于收集和利用太阳能的设备，该设备包括至少一个反射器，每个反射器均根据第一方面；至少一个光伏电池，该光伏电池与每个表面相关联并相对于该相关联的表面而定位，以便接收由该相关联的表面反射的辐射并将接收的辐射转换成电能。每个表面可相对于其相关联的所述电池而配置和定位，使得从每个表面反射的辐射均照射该电池的通量密度基本上均匀的接收区。每个反射器均可为一级反射器。该设备可包括至少一个二级反射器，该二级反射器与这些一级反射器中的一个相关联的一级反射器运作性地相关联。每个二级反射器可反射在相关联的一级反射器处接收的太阳辐射。该至少一个二级太阳能聚光元件可为截锥形反射器。该设备可进一步包括多个一级反射器，每个一级反射器均为由第一支撑部支撑的根据第一方面的一级反射器，每个一级反射器包括一个凹形反射器表面。该设备可进一步包括由第二支撑部支撑的多个光伏电池，每个光伏电池设置在接收入射到相应一级反射器的反射器表面上并由该反射器表面反射的辐射的位置。该设备可进一步包括根据第一方面的二级反射器的多个二级反射器，每个二级反射器与一个对应的一级反射器和一个相应的光伏电池运作性地相关联。该设备可进一步包括两个一级反射器阵列和对应的光伏电池，所述阵列被固定地附接到第一支撑部的相反侧。每个一级反射器阵列可包括一个连续的反射片，该反射片具有多个凹形反射表面，这些凹形反射表面与一个对应的光伏电池可操作地啮合。第二支撑部可包括位于该第二支撑部中用于将入射到其上的过量太阳辐射能转换成热能的热转换装置，其中该至少一个光伏电池与该热转换装置热连通，从而将入射到该至少一个光伏电池上的过量太阳辐射通过热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.16 AU 20099050481.一种用于反射太阳福射的反射器，该反射器具有一个反射器表面，该表面为凹形，并且其中该表面围绕一个第一轴线和一个第二轴线进行弯曲，该第二轴线处于总体上垂直于该第一轴线的平面中并且围绕该第一轴线进行弯曲。2.如权利要求I所述的反射器，其中该反射器是伸长形的，这样使得所述第二轴线为一条纵向轴线，而且所述表面在横截面上具有一种抛物面构形。3.如权利要求2所述的反射器，其中所述第二轴线跟随一条抛物线轨迹。4.如权利要求I所述的反射器，其中所述反射器是伸长形的，这样使得所述第二轴线为一条纵向轴线，而且所述表面在横截面上具有一种椭圆构形、双曲面构形或部分圆形的构形。5.如权利要求I至4中任何一项所述的反射器，其中围绕该第一轴线或/和该第二轴线的该反射器表面与一条抛物线偏离，这样使得6.从该反射器表面反射的辐射照射一个通量密度基本上均匀的区域。7.一种用于收集和利用太阳能的设备，包括至少一个反射器，每个反射器均根据权利要求I至5中的任何一项； 至少一个光伏电池，该光伏电池与每个表面相关联并且相对于该相关联的表面而定位，以便接收由该相关联的表面反射的辐射并且将所接收的辐射转换成电能。8.如权利要求7所述的设备，其中每个表面是相对于其相关联的所述电池进行配置和定位的，这样使得从每个表面反射的辐射均照射该电池的通量密度基本上均匀的接收区。9.如权利要求7或权利要求8所述的设备，包括 多个反射器，每个反射器均是如权利要求I至5中任何一项所述的反射器，每个反射器包括一个凹形反射器表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯多佛·莱斯利·韦林，
申请(专利权)人：康桑特拉特私人有限公司，
类型：发明
国别省市：