聚光太陽能二次光學棱鏡的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及太陽能發(fā)電技術領域。
【背景技術】
[0002]目前，通用的透射式聚光太陽能模組均采用二次聚光方式將太陽光聚集在接收器芯片上。聚光太陽能電池芯片首先焊接在電路基板上，然后將二次光學棱鏡的下端面與芯片表面對接在一起，然后在對接處點上一圈光學膠，經(jīng)過一段時間，待光學膠固化后即可將棱鏡與芯片固定連接。
[0003]光路路徑為，首先太陽光通過菲涅耳透鏡進行一次聚光，然后經(jīng)過二次光學棱鏡的二次聚光到達接收器芯片表面。其中二次聚光的二次光學棱鏡是依據(jù)光折射和不同介質中光的全反射原理設計而成，使太陽光能夠均勻、準確地照射在接收器芯片上。棱鏡外形一般采用棱錐型，由于要符合全反射設計，故一般棱鏡高度與底面寬度比例大(一般為9:1)，整個二次光學棱鏡光路如圖2所不，棱鏡高度H=tanD*(a_b)/2。傳統(tǒng)的二次光學棱鏡由于要符合全反射設計，底面夾角D彡[arcsin (nl/n2) +arcsin (nlsinA/n2) + π ]/3，其中nl為空氣折射率，n2為棱鏡玻璃材質BK7或BK9的折射率，A為菲涅耳透鏡聚焦光的最大入射角，最大入射角A=arctan[ (0/2+f*tanl° )/f]，0為菲涅耳透鏡的直徑，f為菲涅耳透鏡的焦距?，F(xiàn)有菲涅耳透鏡技術焦徑比f/0在2左右，光線的聚焦效果好。故計算可知為符合全反射設計，底面夾角D不能低于80°，故棱鏡高度與底面寬度比例大，一般為9:1，從而導致棱鏡粘接強度不足，在接收器跟蹤太陽時容易掉落；并且需要增加遮光板對棱鏡內部的電路進行保護；同時在棱鏡與芯片的粘接面處，光學膠會延展到側面導致漏光，影響效率。
[0004]因此，如何提供一種高度與底面寬度比小、重量輕，成本低，對內部電路進行有效保護無需再添加遮光板，底部不發(fā)生漏光，聚光能力強，光電轉化率高，生產(chǎn)效率高的聚光太陽能二次光學棱鏡，是本領域技術人員亟需解決的技術問題。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型要解決的技術問題，是提供一種聚光太陽能二次光學棱鏡，其高度與底面寬度比小(在5:1—7:1之間)、重量輕，不容易出現(xiàn)掉落，成本低，并且可以對內部電路進行有效保護而無需再添加遮光板，棱鏡底部與芯片的粘接面處不發(fā)生漏光，聚光能力強，光電轉化率高，生產(chǎn)效率高。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是:聚光太陽能二次光學棱鏡，包括棱鏡，其特征在于:所述棱鏡的側面附著銀形成反射鏡。
[0007]作為優(yōu)選，所述棱鏡成圓錐臺形，包括上下兩個圓形端面和弧形側面，上下端面同心。
[0008]作為優(yōu)選，所述棱鏡采用玻璃材質。
[0009]作為優(yōu)選，所述銀通過涂覆或蒸鍍技術附著在棱鏡側面，形成銀反射鏡。
[0010]采用上述技術方案所產(chǎn)生的有益效果在于:現(xiàn)有技術中透射式聚光太陽能模組中采用的二次聚光的二次光學棱鏡外形一般采用棱錐型，棱鏡高度與底面寬度比例大，一般為9:1，從而導致棱鏡粘接強度不足，容易出現(xiàn)掉落；需要另外增設遮光板對內部電路進行保護；同時在棱鏡與芯片的粘接面處，光學膠會延展到側面導致漏光，影響效率。本方案通過在棱鏡的側面附著銀形成反射鏡，使得棱鏡底面夾角D可在72° — 80°之間選擇，從而棱鏡高度與底面寬度比可控制在5:1—7:1之間，重量輕，不容易出現(xiàn)掉落，成本低，并且可以對內部電路進行有效保護而無需再添加遮光板，棱鏡底部與芯片的粘接面處不發(fā)生漏光，聚光能力強，光電轉化率高，生產(chǎn)效率高。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型一個實施例的結構示意圖；
[0012]圖2為本實用新型光路示意圖；
[0013]圖3為本實用新型與普通棱鏡的對比示意圖；
[0014]圖4為本實用新型的使用狀態(tài)示意圖；
[0015]各圖號名稱為:1 一棱鏡；2—銀；3—基板；4一芯片；5—光學月父。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖及一個實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0017]如圖1至圖4所示，本實用新型包括棱鏡1，所述棱鏡I的側面附著銀2形成反射鏡。
[0018]進一步的，所述棱鏡I成圓錐臺形，包括上下兩個圓形端面和弧形側面，上下端面同心。
[0019]又進一步的，所述棱鏡I采用玻璃材質。
[0020]更進一步的，所述銀2通過涂覆或蒸鍍技術附著在棱鏡I側面，形成銀反射鏡。
[0021]使用時，如圖4所示，首先將聚光太陽能電池芯片4置于基板3上，在聚光太陽能電池芯片4表面先涂層光學膠5，然后將二次光學棱鏡I的小端面與芯片表面對粘在一起，經(jīng)過一段時間，待光學膠固化后即可將棱鏡I和芯片4、基板3固定在一起。為了克服現(xiàn)有的二次光學棱鏡I高度與底面寬度比大和底部粘接處有漏光的不足，本實用新型采用圓錐臺形，并在側面附著銀2形成反射鏡。使用此方法可大幅降低棱鏡I高度與底面寬度比，如圖3所示，本新型棱鏡I底角72°時與普通82°底角的棱鏡的光路圖對比，可以明顯的發(fā)現(xiàn)普通的棱鏡高度和底面寬度比較大，棱鏡體積大，重量大，同樣粘結強度的光學膠5，使用普通的棱鏡很容易導致棱鏡的掉落，不安全、不可靠；同時由于側面的銀反射鏡，也解決了粘接棱鏡I時底部漏光的問題，增加了聚焦光強，提升了效率。
[0022]本實用新型二次光學棱鏡I采用玻璃材料澆注成圓錐臺形，然后對表面進行拋光，拋光后，采用涂覆或蒸鍍技術在棱鏡I側面附著一層銀2，形成銀反射鏡。
[0023]所述二次光學棱鏡I為一圓錐臺形的玻璃材質部件，包括上、下兩個圓形端面和弧形側面。所述二次光學棱鏡的小端面直徑略小于聚光太陽能電池芯片邊長，大端面直徑略大于菲涅耳透鏡的聚焦光斑。使用時，通過光學膠5與聚光太陽能電池芯片4粘接在一起，經(jīng)過菲涅耳透鏡聚光后的太陽光照射在此二次光學棱鏡I表面，首先進行一次折射，然后到達棱鏡I側面，經(jīng)由側面的銀反射鏡反射，使太陽光向下照射，最終到達接收器芯片4表面。整個二次光學棱鏡光路如圖2所示，棱鏡高度H=tanD*(a-b)/2。傳統(tǒng)的二次光學棱鏡由于要符合全反射設計，底面夾角D彡[arcsin(nl/n2)+arcsin(nlsinA/n2) + π ]/3,其中nl為空氣折射率，n2為棱鏡玻璃材質BK7或BK9的折射率，A為菲涅耳透鏡聚焦光的最大入射角。最大入射角A=arctan[(0/2+f*tanl° )/f]，0為菲涅耳透鏡的直徑，f為菲涅耳透鏡的焦距?，F(xiàn)有菲涅耳透鏡技術焦徑比f/0在2左右，光線的聚焦效果好。故計算可知為符合全反射設計，底面夾角D不能低于80°，故棱鏡高度與底面寬度比例大，一般為9:1。本實用新型二次光學棱鏡I由于側面有銀反射鏡，故不需要符合全反射設計，只需保證光線向下反射即可。因此底面夾角D可在72° — 80°之間選擇，棱鏡高度與底面寬度比例在5:1—7:1之間。這樣棱鏡體積減小，重量變輕，不容易出現(xiàn)掉落，同時成本降低。而且還可以對內部電路進行有效保護而無需再添加遮光板，棱鏡底部與芯片的粘接面處也不會發(fā)生漏光，聚光能力強，光電轉化率高，生產(chǎn)效率高。
【主權項】
1.聚光太陽能二次光學棱鏡，包括棱鏡(I)，其特征在于:所述棱鏡(I)成圓錐臺形，包括上下兩個圓形端面和弧形側面，上下端面同心；所述棱鏡(I)的弧形側面附著銀(2)形成反射鏡。2.根據(jù)權利要求1所述的聚光太陽能二次光學棱鏡，其特征在于:所述棱鏡(I)采用玻璃材質。3.根據(jù)權利要求1所述的聚光太陽能二次光學棱鏡，其特征在于:所述銀(2)通過涂覆或蒸鍍技術附著在棱鏡(I)側面，形成銀反射鏡。
【專利摘要】本實用新型公開了一種聚光太陽能二次光學棱鏡，屬于太陽能發(fā)電技術領域，包括棱鏡，所述棱鏡的側面附著銀形成反射鏡。本實用新型高度與底面寬度比小、重量輕，不容易出現(xiàn)掉落，成本低，并且可以對內部電路進行有效保護而無需再添加遮光板，棱鏡底部與芯片的粘接面處不發(fā)生漏光，聚光能力強，光電轉化率高，生產(chǎn)效率高。
【IPC分類】G02B7/18, H02S40/22, G02B5/04, G02B5/08
【公開號】CN204719257
【申請?zhí)枴緾N201520349795
【發(fā)明人】張宇超
【申請人】河北英沃泰電子科技有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年5月27日