專利名稱：一種聚光菲涅爾透鏡的制造方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚光光伏領(lǐng)域，尤其涉及一種聚光菲涅爾透鏡的制造方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著全球化石能源的日漸枯竭和人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，以光伏為核心的太陽能發(fā) 電事業(yè)近年來有了飛速的發(fā)展。但是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的價(jià)格一直居高不下，其主要原因是 因?yàn)樘柲艿拿芏鹊停姨柲茈姵氐霓D(zhuǎn)化效率不高。為了降低太陽能發(fā)電系統(tǒng)的價(jià)格，高 倍聚光太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。聚光光伏發(fā)電技術(shù)將傳統(tǒng)的太陽能光電技術(shù)與大規(guī) 模聚熱太陽能發(fā)電廠結(jié)合起來，能夠極大地強(qiáng)化太陽能生產(chǎn)。聚光光伏發(fā)電技術(shù)通過透鏡 或反光板將接收到的太陽能放大成百上千倍，然后將放大的能量聚焦于效率極高的小光電 池上。通過放大太陽能，該技術(shù)有效地減少了光電池中半導(dǎo)體材料的用量。該技術(shù)在大幅 度減低太陽能電站成本和迅速實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。在太陽聚光領(lǐng)域，菲涅爾透鏡是聚光光伏系統(tǒng)中重要的光學(xué)部件之一。設(shè)計(jì)時(shí)，菲 涅爾透鏡的焦點(diǎn)剛好落在太陽能芯片上。因此，當(dāng)菲涅爾透鏡面垂直面向太陽時(shí)，光線將會(huì) 被聚焦在太陽能電池芯片上，匯聚了更多的能量，因而需要較小的電池芯片面積，大大節(jié)約 了成本。現(xiàn)有技術(shù)一中采用模壓方法的方法使聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate,PMMA)等軟性基底材料成形為具有菲涅爾透鏡表面形狀的薄膜，然后把該薄 膜貼在超白玻璃上制成所需菲涅爾透鏡。雖然這種生產(chǎn)方法的生產(chǎn)速度快，但是生產(chǎn)出薄 膜后還需要把薄膜貼在超白玻璃上，對(duì)工藝的要求較高?，F(xiàn)有技術(shù)二中采用硬性基底材料如超白玻璃為材料，對(duì)其進(jìn)行壓印蓋章以一次成 形為菲涅爾透鏡。這種方法需要一個(gè)平板鏡子模具的壓印，生產(chǎn)難度較低，但是此方法的生 產(chǎn)速度慢，且對(duì)平板鏡子模具的精度要求較高，此外，還可采用許多個(gè)平板鏡子模具集成為 一個(gè)大的模具進(jìn)行壓印，雖然生產(chǎn)速度可加快，但是存在先脫膜痕以及脫模困難、氣孔排除 困難等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種聚光菲涅爾透鏡的制造方法及裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)一 中由于需要二次成形所帶來的工藝難度大的問題，同時(shí)解決現(xiàn)有技術(shù)二所提供的生產(chǎn)方法 生產(chǎn)速度慢、脫模困難且氣孔排除困難的問題。本發(fā)明所提供的聚光菲涅爾透鏡的制造方 法生產(chǎn)速度快、脫模簡(jiǎn)單、生產(chǎn)出的菲涅爾透鏡幾乎不存在氣孔?！N聚光菲涅爾透鏡的制造方法，包括步驟一提供一干凈的超白玻璃基板，在 所述超白玻璃基板上表面噴涂選定材料以形成一層具有預(yù)定寬度和預(yù)定厚度的涂敷層；步 驟二 采用一外側(cè)表面為聚光菲涅爾透鏡表面形狀的圓柱形模壓輥對(duì)所述涂敷層進(jìn)行滾動(dòng) 模壓；步驟三固化被滾動(dòng)模壓后的涂敷層。在所述步驟一之前，還包括對(duì)所述超白玻璃基板進(jìn)行除靜電程序。
所述步驟二還包括在所述超白玻璃基板上、所述圓柱形模壓輥兩側(cè)各對(duì)稱設(shè)置 至少兩個(gè)平衡輪，所述平衡輪與所述圓柱形模壓輥相對(duì)于所述超白玻璃基板向同一方向滾 動(dòng)以同一速度滾動(dòng)。當(dāng)所述選定材料為硅酮膠時(shí)，所述步驟三包括以預(yù)定溫度烘烤所述被滾動(dòng)模壓 后的涂敷層使其固化。所述預(yù)定溫度范圍為70到150攝氏度。當(dāng)所述選定材料為光固膠時(shí)，所述步驟三包括以所述光固膠的固化波長(zhǎng)光線照 射所述被滾動(dòng)模壓后的涂敷層使其固化。本發(fā)明提供的一種聚光菲涅爾透鏡制造裝置，包括水平傳送裝置2、噴涂器3、圓 柱形模壓輥5和固化裝置7 ；所述水平傳送裝置2用于沿一固定的傳動(dòng)方向水平傳送一超 白玻璃基板；在所述水平傳送裝置2上側(cè)、沿所述水平傳送裝置2的傳動(dòng)方向依次設(shè)置有噴 涂器3、圓柱形模壓輥5和固化裝置7 ；所述噴涂器3的噴涂口沿水平方向到達(dá)所述水平傳 送裝置2的傳送帶任一端的距離均大于等于所述超白玻璃基板的長(zhǎng)度；所述噴涂器3用于 在所述超白玻璃基板上表面噴涂選定材料并形成一層具有預(yù)定寬度和預(yù)定厚度的涂敷層； 所述圓柱形模壓輥5位于所述水平傳送裝置2上方的預(yù)定高度；所述圓柱形模壓輥5的軸 與所述水平傳送裝置2的傳送帶所處平面平行且與所述傳送帶相垂直；所述圓柱形模壓輥 的外側(cè)表面為聚光菲涅爾透鏡表面形狀，用于對(duì)所述超白玻璃基板上的涂敷層進(jìn)行滾動(dòng)模 壓；所述固化裝置7用于對(duì)經(jīng)所述圓柱形模壓輥滾動(dòng)模壓后的涂敷層進(jìn)行固化。所述預(yù)定寬度小于所述超白玻璃基板的寬度；所述聚光菲涅爾透鏡制造裝置還包 括四個(gè)完全相同且對(duì)稱設(shè)置于所述圓柱形模壓輥5兩側(cè)的平衡輪6 ；所述四個(gè)平衡輪6的 中心連線形成一個(gè)矩形，所述矩形的一邊與所述圓柱形模壓輥5的軸平行，所述矩形的與 圓柱形模壓輥5的軸平行的一邊的長(zhǎng)度介于所述超白玻璃基板的寬度和所述涂敷層的寬 度之間；任一所述平衡輪6的圓心與所述水平傳送裝置2的傳送帶之間的距離等于所述平 衡輪6的半徑與所述超白玻璃基板的厚度之和；所述平衡輪6與所述圓柱形模壓輥5相對(duì) 于所述超白玻璃基板向同一方向以同一速度滾動(dòng)。當(dāng)所述選定材料為硅酮膠時(shí)，所述固化裝置為烘烤箱。當(dāng)所述選定材料為光固膠時(shí)，所述固化裝置為出射光波長(zhǎng)為所述光固膠的固化波 長(zhǎng)的燈。本發(fā)明提供的聚光菲涅爾透鏡的制造方法采用圓柱形模壓輥對(duì)超白玻璃上表面 的涂敷層進(jìn)行滾動(dòng)模壓，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，這種方法制成的菲涅爾透鏡一次成形，無需額外 的脫模過程，生產(chǎn)速度快，工藝簡(jiǎn)單，透鏡中的氣孔少，實(shí)用性很強(qiáng)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種聚光菲涅爾透鏡的制造方法流程圖；圖2在超白玻璃21上噴涂噴涂選定材料形成涂敷層22的側(cè)面示意圖；圖3為圖1所示Sl執(zhí)行后超白玻璃的俯視圖；圖4A為本發(fā)明實(shí)施例提供的方法中對(duì)涂敷層進(jìn)行模壓的側(cè)視示意圖；圖4B為本發(fā)明實(shí)施例提供的方法中對(duì)涂敷層進(jìn)行模壓的俯視示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種聚光菲涅爾透鏡制造裝置側(cè)視圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種具有4個(gè)平衡輪的聚光菲涅爾透鏡制造裝置側(cè)視 圖；附圖標(biāo)號(hào)1、超白玻璃基板2、水平傳送裝置3、噴涂器4、涂敷層5、圓柱形模壓輥6、平衡輪7、固化裝置8、超白玻璃基板9、頂板。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種聚光菲涅爾透鏡的制造方法流程圖，該方法 包括以下步驟Sl 提供一干凈的超白玻璃基板，在所述超白玻璃基板上表面噴涂選定材料以形 成一層具有預(yù)定寬度和預(yù)定厚度的涂敷層。圖2為在超白玻璃基板1上噴涂選定材料形成涂敷層4的側(cè)面示意圖，其中，超白 玻璃基板1置于一水平傳送裝置2上，在所述超白玻璃基板1上側(cè)固定設(shè)置一個(gè)噴涂器3， 當(dāng)水平傳送裝置2帶動(dòng)超白玻璃基板1沿圖2箭頭所示水平傳動(dòng)方向勻速移動(dòng)時(shí)，噴涂器3 向超白玻璃基板1的上表面均勻噴涂選定材料。其中，涂敷層4的厚度一般不超過0. 5毫 米。圖3為Sl執(zhí)行后超白玻璃基板1的俯視圖。較佳地，所述選定材料為硅酮膠或光固膠 (例如紫外膠)。S2 采用一外側(cè)表面為聚光菲涅爾透鏡表面形狀的圓柱形模壓輥對(duì)所述超白玻璃 基板上表面的涂敷層進(jìn)行滾動(dòng)模壓。所述圓柱形模壓輥位于所述超白玻璃基板上側(cè)，并與涂敷層以預(yù)定高度接觸。所 述圓柱形模壓輥的外表面材料為易與所述選定材料分離的材料。其中，為了避免圓柱形模 壓輥在模壓過程中引起超白玻璃的翹曲，在超白玻璃基板上未涂選定材料的位置、圓柱形 模壓輥兩側(cè)各對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)平衡輪，所述平衡輪以及所述圓柱形模壓輥相對(duì)于所述超白玻 璃基板向同一方向以同一速度滾動(dòng)。圖4A為本發(fā)明實(shí)施例提供的方法中對(duì)涂敷層進(jìn)行模壓的側(cè)視示意圖，由圖4A可 見，超白玻璃基板1始終處于水平傳送裝置2上，平衡輪6位于圓柱形模壓輥5兩側(cè)，當(dāng)水 平傳送裝置2帶動(dòng)超白玻璃基板1沿圖2箭頭所示水平傳動(dòng)方向勻速移動(dòng)時(shí)，圓柱形模壓 輥5自身也以一定速度轉(zhuǎn)動(dòng)且圓柱形模壓輥5從超白玻璃基板1的一端向另一端對(duì)所述涂 敷層進(jìn)行滾動(dòng)模壓。圖4B為本發(fā)明實(shí)施例提供的方法中對(duì)涂敷層進(jìn)行模壓的俯視示意圖。 由圖4A和圖4B可明顯看出4個(gè)平衡輪6對(duì)稱設(shè)置于圓柱形模壓輥5兩側(cè)。S3 固化超白玻璃基板上表面被滾動(dòng)模壓后的涂敷層。
當(dāng)Sl中的選定材料為硅酮膠時(shí)，此S3中采用烘烤方式使超白玻璃基板上表面經(jīng) 模壓后的硅酮膠層固化，最終冷卻后得到聚光菲涅爾透鏡。其中，預(yù)定的烘烤溫度范圍為70 到150攝氏度，較佳地，烘烤溫度約為100度。當(dāng)Sl中的選定材料為光固膠時(shí)，此S3中采 用相應(yīng)光線照射所述涂敷層以使其固化。較佳地，在Sl之前，對(duì)所述超白玻璃基板進(jìn)行除靜電程序。顯然，本發(fā)明實(shí)施例所提供的聚光菲涅爾透鏡的制造方法采用圓柱形模壓輥對(duì)超 白玻璃上表面的涂敷層進(jìn)行滾動(dòng)模壓，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，這種方法制成菲涅爾透鏡一次成 形，無需額外的脫模過程，生產(chǎn)速度快，工藝簡(jiǎn)單，實(shí)用性很強(qiáng)。此外，由于模壓的模具是圓 柱形模壓輥，在模壓過程中無論何時(shí)模具與所述涂敷層的接觸面都很小，相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中 的平板型模壓方式而言，本發(fā)明實(shí)施例所提供的方法生產(chǎn)出來的菲涅爾透鏡中的氣孔得到 大量減少。對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例提供的聚光菲涅爾透鏡的制造方法，本發(fā)明實(shí)施例提供一種 用于實(shí)現(xiàn)該方法的聚光菲涅爾透鏡制造裝置。圖5所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種聚光菲 涅爾透鏡制造裝置側(cè)視圖，該裝置包括水平傳送裝置2、噴涂器3、圓柱形模壓輥5以及固 化裝置7。水平傳送裝置2用于沿一固定的傳動(dòng)方向水平傳送一超白玻璃基板。在所述水 平傳送裝置2上方、沿水平傳送裝置2的傳動(dòng)方向依次設(shè)置有噴涂器3、圓柱形模壓輥5和 固化裝置7。所述噴涂器3的噴涂口沿水平方向到達(dá)水平傳送裝置2傳送帶任一端的距離 均大于等于所述超白玻璃基板的長(zhǎng)度。所述圓柱形模壓輥5位于所述水平傳送裝置2上方 的預(yù)定高度，且俯視所述水平傳送裝置2的傳送帶時(shí)，圓柱形模壓輥5的軸與所述水平傳送 裝置2的傳送帶相垂直，即所述圓柱形模壓輥5的軸與所述水平傳送裝置2的傳送帶所處 平面平行且與所述傳送帶相垂直。所述預(yù)定高度能使圓柱形模壓輥5對(duì)經(jīng)過其下方的超白 玻璃基板上表面的涂敷層進(jìn)行滾動(dòng)模壓以形成菲涅爾透鏡。圖5所示裝置具體工作時(shí)首先將一塊干凈的超白玻璃基板8置于圖5所示平面 內(nèi)水平傳送裝置2的傳送帶上表面的最左端，啟動(dòng)水平傳送裝置2后，水平傳送裝置2的傳 送帶帶動(dòng)超白玻璃基板8在圖紙所示平面內(nèi)沿箭頭所示傳動(dòng)方向水平傳動(dòng)。隨后該超白玻 璃基板8首先經(jīng)過噴涂器3下方，噴涂器3向超白玻璃基板8的上表面均勻噴涂選定材料以 形成具有預(yù)定寬度和預(yù)定厚度的涂敷層。當(dāng)具有涂敷層的超白玻璃基板8移動(dòng)到所述圓柱 形模壓輥5下方時(shí)，圓柱形模壓輥5對(duì)超白玻璃基板8上表面的涂敷層進(jìn)行滾動(dòng)模壓。最 后，經(jīng)圓柱形模壓輥5模壓后的超白玻璃基板8在水平傳送裝置2的帶動(dòng)下經(jīng)過所述固化 裝置7下方，執(zhí)行S3。顯然，當(dāng)所述Sl中的選定材料為硅酮膠時(shí)，所述固化裝置7為烘烤 箱；當(dāng)Sl中的選定材料為光固膠時(shí)，固化裝置7為能夠發(fā)出使該種光固膠固化所需波長(zhǎng)光 線的燈。較佳地，為了在模壓過程中平衡超白玻璃基板，該裝置還包括四個(gè)完全相同的平 衡輪6，分別對(duì)稱設(shè)置于所述圓柱形模壓輥5的兩側(cè)(即圓柱形模壓輥5的左、右兩側(cè)各有 兩個(gè)平衡輪6，俯視所述水平傳動(dòng)裝置2的傳送帶時(shí)，所述四個(gè)平衡輪6的中心連線形成一 個(gè)矩形，該矩形的一邊與所述圓柱形模壓輥5的軸平行，且該邊的長(zhǎng)度介于所述超白玻璃 基板8的寬度和涂敷層的寬度之間。任一平衡輪6的圓心與水平傳送裝置2的傳送帶之間 的距離等于所述平衡輪6的半徑與所述超白玻璃基板的厚度之和。如圖6所示為本發(fā)明實(shí) 施例提供的一種具有4個(gè)平衡輪的聚光菲涅爾透鏡制造裝置側(cè)視圖，在該裝置中所述圓
7柱形模壓輥5通過一直杠連接于一頂板9下方，4個(gè)平衡輪6也分別通過一直杠各自連接于 頂板9下方，4個(gè)平衡輪6與圓柱形模壓輥5的相對(duì)位置如圖4B所示。當(dāng)所述超白玻璃基 板8到達(dá)所述圓柱形模壓輥5下方時(shí)，所述平衡輪6的下表面剛好與超白玻璃基板8的上 表面相切接觸，所述平衡輪6以及所述圓柱形模壓輥5各自繞與自身連接的直杠的連接點(diǎn) 轉(zhuǎn)動(dòng)，且所述平衡輪6以及所述圓柱形模壓輥5相對(duì)于所述超白玻璃基板8向同一方向以 同一速度滾動(dòng)。值得說明的是為方便表達(dá)，所有附圖中的水平傳送裝置2僅為一示意圖，現(xiàn)有技 術(shù)中的任何一種能夠?qū)崿F(xiàn)水平傳送的裝置都可以用到本發(fā)明實(shí)施例所提供的聚光菲涅爾 透鏡制造裝置中，本發(fā)明也意圖保護(hù)包含這些具有不同具體結(jié)構(gòu)的水平傳送裝置的聚光菲 涅爾透鏡制造裝置。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種聚光菲涅爾透鏡的制造方法，其特征在于，包括步驟一提供一干凈的超白玻璃基板，在所述超白玻璃基板上表面噴涂選定材料以形 成一層具有預(yù)定寬度的涂敷層；步驟二 采用一外側(cè)表面為聚光菲涅爾透鏡表面形狀的圓柱形模壓輥對(duì)所述涂敷層進(jìn) 行滾動(dòng)模壓；步驟三固化被滾動(dòng)模壓后的涂敷層；所述預(yù)定寬度為小于所述超白玻璃基板的寬度。
2.如權(quán)利要求1所述的一種聚光菲涅爾透鏡的制造方法，其特征在于，在所述步驟一 之前，還包括對(duì)所述超白玻璃基板進(jìn)行除靜電程序。
3.如權(quán)利要求1所述的一種聚光菲涅爾透鏡的制造方法，其特征在于，所述選定材料 為硅酮膠，所述步驟三包括以預(yù)定溫度烘烤所述被滾動(dòng)模壓后的涂敷層使其固化。
4.如權(quán)利要求3所述的一種聚光菲涅爾透鏡的制造方法，其特征在于，所述預(yù)定溫度 范圍為70到150攝氏度。
5.如權(quán)利要求1所述的一種聚光菲涅爾透鏡的制造方法，其特征在于，所述選定材料 為光固膠，所述步驟三包括以所述光固膠的固化波長(zhǎng)光線照射所述被滾動(dòng)模壓后的涂敷 層使其固化。
6.一種聚光菲涅爾透鏡制造裝置，其特征在于，包括水平傳送裝置O)、噴涂器(3)、 圓柱形模壓輥( 和固化裝置(7)；所述水平傳送裝置( 用于沿一固定的傳動(dòng)方向水平 傳送一超白玻璃基板；在所述水平傳送裝置( 上側(cè)、沿所述水平傳送裝置( 的傳動(dòng)方向 依次設(shè)置有噴涂器(3)、圓柱形模壓輥( 和固化裝置(7)；所述噴涂器C3)的噴涂口沿水平方向到達(dá)所述水平傳送裝置( 的傳送帶任一端的距 離均大于等于所述超白玻璃基板的長(zhǎng)度；所述噴涂器(3)用于在所述超白玻璃基板上表面 噴涂選定材料并形成一層具有預(yù)定寬度和預(yù)定厚度的涂敷層；所述圓柱形模壓輥( 位于所述水平傳送裝置( 上方；所述圓柱形模壓輥(5)的軸 與所述水平傳送裝置O)的傳送帶所處平面平行且與所述傳送帶相垂直；所述圓柱形模壓 輥(5)的外側(cè)表面為聚光菲涅爾透鏡表面形狀，用于對(duì)所述超白玻璃基板上的涂敷層進(jìn)行 滾動(dòng)模壓；所述固化裝置(7)用于對(duì)經(jīng)所述圓柱形模壓輥( 滾動(dòng)模壓后的涂敷層進(jìn)行固化。
7.如權(quán)利要求6所述的一種聚光菲涅爾透鏡制造裝置，其特征在于，所述預(yù)定寬度小 于所述超白玻璃基板的寬度；該裝置還包括四個(gè)完全相同且對(duì)稱設(shè)置于所述圓柱形模壓輥( 兩側(cè)的平衡輪(6)； 所述四個(gè)平衡輪(6)的中心連線形成一個(gè)矩形，所述矩形的一邊與所述圓柱形模壓輥(5) 的軸平行，所述矩形的與圓柱形模壓輥(5)的軸平行的一邊的長(zhǎng)度介于所述超白玻璃基板 的寬度和所述涂敷層的寬度之間；任一所述平衡輪(6)的圓心與所述水平傳送裝置O)的 傳送帶之間的距離等于所述平衡輪(6)的半徑與所述超白玻璃基板的厚度之和；所述平衡 輪(6)與所述圓柱形模壓輥( 相對(duì)于所述超白玻璃基板向同一方向以同一速度滾動(dòng)。
8.如權(quán)利要求6所述的一種聚光菲涅爾透鏡制造裝置，其特征在于，所述選定材料為 硅酮膠，所述固化裝置為烘烤箱。
9.如權(quán)利要求6所述的一種聚光菲涅爾透鏡制造裝置，其特征在于，所述選定材料為光固膠，所述固化裝置為出射光波長(zhǎng)為所述光固膠的固化波長(zhǎng)的燈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚光菲涅爾透鏡的制造方法及裝置，本發(fā)明提供的方法包括步驟一提供一干凈的超白玻璃基板，在所述超白玻璃基板上表面噴涂選定材料以形成一層具有預(yù)定寬度涂敷層；步驟二采用一外側(cè)表面為聚光菲涅爾透鏡表面形狀的圓柱形模壓輥對(duì)所述涂敷層進(jìn)行滾動(dòng)模壓；步驟三固化被滾動(dòng)模壓后的涂敷層。本發(fā)明所提供的聚光菲涅爾透鏡的制造方法生產(chǎn)速度快、脫模簡(jiǎn)單、生產(chǎn)出的菲涅爾透鏡幾乎不存在氣孔，實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G02B3/08GK102096125SQ20111000713
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者衛(wèi)明, 王智勇 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)