專(zhuān)利名稱(chēng)：硅膠齒形面菲涅爾透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能聚光裝置，尤其涉及一種硅膠齒形面菲涅爾透鏡。
背景技術(shù)：
人類(lèi)面臨能源短缺，溫室效應(yīng)加劇，環(huán)境污染嚴(yán)重。太陽(yáng)能作為一種主要的清潔能源，日益受到重視。目前的太陽(yáng)能發(fā)電主要采用單晶硅電池、多晶硅電池或者薄膜電池。這幾種電池受工藝和原理的限制，效率比較低；與傳統(tǒng)能源相比，成本高出1倍以上，這成為制約太陽(yáng)能發(fā)電大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸之一。高倍聚光太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)是第三代光伏技術(shù)。聚光太陽(yáng)能采用GaAs電池，光電轉(zhuǎn)化效率40%以上，并且聚光倍數(shù)在500倍以上，需要的電池面積節(jié)約500倍以上。采用傳統(tǒng)的球面透鏡無(wú)法實(shí)現(xiàn)500倍以上的聚光倍數(shù)。必須采用非球面型透鏡。 但采用非球面型透鏡存在以下問(wèn)題1.非球面加工困難，成本高。2.透鏡厚度厚，材料成本高，并且重量重，不利于安裝。目前太陽(yáng)能聚光多數(shù)用菲涅爾透鏡，利用一系列不同角度的齒實(shí)現(xiàn)聚光，菲涅爾透鏡多用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)材料加工而成。PMMA材料的菲涅爾透鏡在太陽(yáng)能聚光領(lǐng)域中的應(yīng)用存在如下不足UPMMA菲涅爾透鏡多為單元，封裝成本高，封裝可靠性差。2、PMMA材料強(qiáng)度不高，尤其不適合大面積的菲涅爾透鏡陣列。3、PMMA材料耐候性不夠好，在長(zhǎng)期暴曬下材料容易黃變，引起透過(guò)率下降，降低系統(tǒng)效率和壽命。4、PMMA材料表面硬度不高，在風(fēng)沙環(huán)境下表面容易劃傷，降低系統(tǒng)效率和壽命。4、PMMA材料膨脹系數(shù)較高，與玻璃、金屬等膨脹系數(shù)相差較大，密封和固定困難， 并且難以保證密封的長(zhǎng)壽命。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的，就是為了提供一種光學(xué)效率高、耐候性好的硅膠齒形面菲涅爾透鏡。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案一種硅膠齒形面菲涅爾透鏡，由鋼化平板超白玻璃、粘結(jié)層和硅膠層順序連接構(gòu)成，硅膠層的外表面形成菲涅爾齒形面，該菲涅爾齒形面由多個(gè)齒形同心圓環(huán)或斷環(huán)組成，各環(huán)的齒形截面均呈直角三角形，直角三角形一直角邊垂直于菲涅爾透鏡的上表面即太陽(yáng)光的入射面，斜邊所在的面形成太陽(yáng)光的折射面。所述的鋼化平板超白玻璃的厚度為3_5mm，雙面都為光潔面；所述的粘結(jié)層的厚度小于0. Imm ；所述的硅膠層的厚度不大于1mm。所述的菲涅爾齒形面中各齒形的折射面的傾斜角度由中心向外逐環(huán)增加。[0017]所述的菲涅爾齒形面的多個(gè)齒形同心圓環(huán)或斷環(huán)的齒形包括兩種類(lèi)型，靠?jī)?nèi)部分的多個(gè)齒形同心圓環(huán)的各齒形等寬不等高，并且齒形的高度由內(nèi)向外逐環(huán)增加；靠外部分的多個(gè)齒形同心圓環(huán)或斷環(huán)的齒形等高不等寬，并且齒形的寬度由內(nèi)向外逐環(huán)減小；靠?jī)?nèi)部分的最外環(huán)的齒形高度與靠外部分的齒形高度相同。所述的靠?jī)?nèi)部分的多個(gè)齒形同心圓環(huán)的各等寬齒形的寬度為0.8-1. 2mm，所述的靠外部分的多個(gè)齒形同心圓環(huán)或斷環(huán)的各等高齒形的高度為0. 4-0. 7mm。所述的粘結(jié)層的折射率與硅膠層的折射率相同或者相近。本實(shí)用新型硅膠齒形面菲涅爾透鏡由于采用了以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比， 具有以下的優(yōu)點(diǎn)和和特點(diǎn)1.本實(shí)用新型采用鋼化玻璃為基體，具有非常好的耐候性。并且表面硬度高，具有良好的耐風(fēng)沙能力。2.由于采用鋼化玻璃為基體，可以輕易制造超過(guò)2平米的透鏡陣列。相比PMMA透鏡單元或者陣列，易于封裝。3.由于采用鋼化玻璃為基體，材料成本低。4.本實(shí)用新型中的硅膠層厚度薄，有利于節(jié)約材料，降低產(chǎn)品的成本。5.本實(shí)用新型中的硅膠層厚度薄，有利于提高產(chǎn)品的光學(xué)透過(guò)率。6.本實(shí)用新型中的硅膠層厚度薄，有效降低了硅膠產(chǎn)品本身透過(guò)率下降，而帶來(lái)的產(chǎn)品光學(xué)透過(guò)率下降。7.本實(shí)用新型中的菲涅爾齒的齒形呈直角三角形，沒(méi)有脫模角度，從而提高了透鏡的光學(xué)效率。8.本實(shí)用新型中的菲涅爾齒分2部分設(shè)計(jì)，靠?jī)?nèi)部分的齒形等寬不等高并且齒形較寬，具有較少的齒數(shù)，每個(gè)菲涅爾齒的齒尖和齒根都無(wú)法做到完全的尖角，因此這部分為不透光部分。菲涅爾齒數(shù)的減少能提供透鏡的效率。9.本實(shí)用新型中的菲涅爾齒分2部分設(shè)計(jì)，靠外部分的齒形等高不等寬，限定了齒的深度，減少了由于硅膠變形帶來(lái)的透鏡效率的下降，又最大的減少菲涅爾齒數(shù)，從而有效提高了硅膠透鏡的效率。10.本實(shí)用新型中的菲涅爾齒的靠外部分的齒形設(shè)計(jì)為等高，使得這部分的齒尖和齒根分別在同一個(gè)面上，有利于硅膠透鏡陣列的生產(chǎn)工藝。

圖1是本實(shí)用新型硅膠齒形面菲涅爾透鏡的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型硅膠齒形面菲涅爾透鏡的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型硅膠齒形面菲涅爾透鏡的齒形結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是由本實(shí)用新型硅膠齒形面菲涅爾透鏡組成的3*3陣列示意圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1、圖2，本實(shí)用新型的硅膠齒形面菲涅爾透鏡，由鋼化平板超白玻璃1、粘結(jié)層2和硅膠層3順序連接構(gòu)成，硅膠層3的外表面形成菲涅爾齒形面，該菲涅爾齒形面由多個(gè)齒形同心圓環(huán)31或斷環(huán)32組成，各環(huán)的齒形截面均呈直角三角形33，直角三角形一直角邊331垂直于菲涅爾透鏡的上表面即太陽(yáng)光的入射面，斜邊332所在的面形成太陽(yáng)光的折射面。本實(shí)用新型中的鋼化平板超白玻璃的厚度為3_5mm，雙面都為光潔面；粘結(jié)層的厚度小于0. Imm ；硅膠層的厚度不大于1mm。本實(shí)用新型中的菲涅爾齒形面中各齒形的折射面的傾斜角度由中心向外逐環(huán)增加。配合參見(jiàn)圖3，本實(shí)用新型中的菲涅爾齒形面的多個(gè)齒形同心圓環(huán)或斷環(huán)的齒形包括兩種類(lèi)型，靠?jī)?nèi)部分的多個(gè)齒形同心圓環(huán)的各齒形等寬不等高，并且齒形的高度由內(nèi)向外逐環(huán)增加；靠外部分的多個(gè)齒形同心圓環(huán)或斷環(huán)的齒形等高不等寬，并且齒形的寬度由內(nèi)向外逐環(huán)減小；靠?jī)?nèi)部分的最外環(huán)的齒形高度與靠外部分的齒形高度相同。其中，靠?jī)?nèi)部分的多個(gè)齒形同心圓環(huán)的各等寬齒形的寬度為0. 8-1. 2mm，靠外部分的多個(gè)齒形同心圓環(huán)或斷環(huán)的各等高齒形的高度為0. 4-0. 7mm。本實(shí)用新型中的粘結(jié)層的折射率與硅膠層的折射率相同或者相近。本實(shí)用新型的硅膠齒形面菲涅爾透鏡可以由多個(gè)單元緊密排列組成大于2*2的任意陣列，如圖4為3*3陣列示意圖。
權(quán)利要求1.一種硅膠齒形面菲涅爾透鏡，其特征在于由鋼化平板超白玻璃、粘結(jié)層和硅膠層順序連接構(gòu)成，硅膠層的外表面形成菲涅爾齒形面，該菲涅爾齒形面由多個(gè)齒形同心圓環(huán)或斷環(huán)組成，各環(huán)的齒形截面均呈直角三角形，直角三角形一直角邊垂直于菲涅爾透鏡的上表面即太陽(yáng)光的入射面，斜邊所在的面形成太陽(yáng)光的折射面。
2.如權(quán)利要求1所述的硅膠齒形面菲涅爾透鏡，其特征在于所述的鋼化平板超白玻璃的厚度為3-5mm，雙面都為光潔面；所述的粘結(jié)層的厚度小于0. Imm ；所述的硅膠層的厚度不大于1mm。
3.如權(quán)利要求1所述的硅膠齒形面菲涅爾透鏡，其特征在于所述的菲涅爾齒形面中各齒形的折射面的傾斜角度由中心向外逐環(huán)增加。
4.如權(quán)利要求3所述的硅膠齒形面菲涅爾透鏡，其特征在于所述的菲涅爾齒形面的多個(gè)齒形同心圓環(huán)或斷環(huán)的齒形包括兩種類(lèi)型，靠?jī)?nèi)部分的多個(gè)齒形同心圓環(huán)的各齒形等寬不等高，并且齒形的高度由內(nèi)向外逐環(huán)增加；靠外部分的多個(gè)齒形同心圓環(huán)或斷環(huán)的齒形等高不等寬，并且齒形的寬度由內(nèi)向外逐環(huán)減?。豢?jī)?nèi)部分的最外環(huán)的齒形高度與靠外部分的齒形高度相同。
5.如權(quán)利要求4所述的硅膠齒形面菲涅爾透鏡，其特征在于所述的靠?jī)?nèi)部分的多個(gè)齒形同心圓環(huán)的各等寬齒形的寬度為0. 8-1. 2mm，所述的靠外部分的多個(gè)齒形同心圓環(huán)或斷環(huán)的各等高齒形的高度為0. 4-0. 7mm。
6.如權(quán)利要求1所述的硅膠齒形面菲涅爾透鏡，其特征在于所述的粘結(jié)層的折射率與硅膠層的折射率相同或者相近。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種硅膠齒形面菲涅爾透鏡，它由鋼化平板超白玻璃、粘結(jié)層和硅膠層順序連接構(gòu)成，硅膠層的外表面形成菲涅爾齒形面，該菲涅爾齒形面由多個(gè)齒形同心圓環(huán)或斷環(huán)組成，各環(huán)的齒形截面均呈直角三角形，直角三角形一直角邊垂直于菲涅爾透鏡的上表面即太陽(yáng)光的入射面，斜邊所在的面形成太陽(yáng)光的折射面。菲涅爾齒形面中各齒形的折射面的傾斜角度由中心向外逐環(huán)增加。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有光學(xué)透過(guò)率高、耐候性好、表面硬度高、耐風(fēng)沙能力強(qiáng)和材料成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B3/08GK202049248SQ20112006150
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者章琳 申請(qǐng)人:上海合瑞新能源科技有限公司