專利名稱：聚光式太陽能電池板及相關(guān)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光生伏打聚光模塊及相關(guān)的聚光式太陽能系統(tǒng)和方 法。具體地說，本發(fā)明涉及具有便當(dāng)?shù)拇笮『褪袌隹山邮艿膫鹘y(tǒng)的平 坦的光生伏打太陽能電池板的聚光模塊和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的太陽能電池板往往很昂貴，并且通常需要用戶很多年所節(jié) 省的電費(fèi)才能彌補(bǔ)電池板的成本。這也起到限制光生伏打太陽能電源 的市場暢銷度(market penetration )的作用。因此，制造產(chǎn)生更多電 力和/或成本更低的太陽能電池板是理想的。
過去幾年中，在太陽能電源方面已經(jīng)取得了若干進(jìn)步。例如，開 發(fā)出了更高效的太陽能電池，從而每個電池都產(chǎn)生更多的電力。
另一個進(jìn)步就是使陽光聚集，從而可以從更小的太陽能電池獲得
更多的電力。這種光生伏打太陽能聚光器試圖利用這一原理來改變等 級(degree)。
光生伏打太陽能聚光器通常采用下述兩種方式之一l)建造將 光反射到中心點(diǎn)的較大的反射槽或盤或萬向轉(zhuǎn)鏡區(qū)，在中心點(diǎn)光被轉(zhuǎn) 換為電力(例如，澳大利亞的Solar Systems of Victoria (維多利亞的太陽能系統(tǒng))；Matlock等人的美國專利No. 4,000,734; Gross等人 的美國專利公開No. 2005/0034751 )，或者2)將大量小聚光器緊密 組裝成較大的電池板，使得該電池板嚴(yán)格地鉸接(articulate)以跟隨 太陽(例如，Chen的美國專利公開No. 2003/0075212或Stewart的美 國專利7>開No, 2005/0081908 )。
已經(jīng)出現(xiàn)了另一個進(jìn)步，即，將聚光的優(yōu)點(diǎn)與普通太陽能電池板 的形狀系數(shù)的方便性相結(jié)合的嘗試(Fraas等人的美國專利公開No. 2003/0201007 )。
另一種方法將成排的小聚光器置于使環(huán)形布置旋轉(zhuǎn)的"旋轉(zhuǎn)盤" 上(Cluff等人的美國專利No. 4,296,731)。另一種與Cluff的方法相 似的方法由Lawheed在美國專利No. 6，498，290中提出。Lawheed公 開了細(xì)長的凹拋物面的槽狀反射器，從而使得太陽光反射并沿著每個 細(xì)長的反射器的焦線聚集。Winston (美國專利No. 4,003,638)公開 了屬于復(fù)合拋物面聚光器的槽，從而在該聚光器的基底上產(chǎn)生焦點(diǎn)。
Habraken等人(美國專利公開No. 2004/0134531 )公開了槽聚 光器，該槽聚光器包括在槽開口處的透鏡，以幫助使入射光在照射到 反射槽之前轉(zhuǎn)向，從而在某種程度上幫助改善視場和/或照明均勻性。
請注意，在2005年6月16日以Hines等人的名義提交的以 PLANAR CONCENTRATING PHOTOVOLTAIC SOLAR PANEL WITH INDIVIDUALLY ARTICULATING CONCENTRATOR ELEMENTS (具有單獨(dú)鉸接式聚光元件的平面聚光式光生伏打太陽 能電池板)為題的受讓人的美國臨時專利申請No. 60/691,319描述了 具有單獨(dú)鉸接式聚光元件的光生伏打太陽能電池板，這些元件具有盤 的普通形式并按二維的方式鉸接，為了所有的目的，該專利申請全部 以引用方式并入本文。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括與太陽能聚光模塊和/或太陽能聚光系統(tǒng)相結(jié)合的大 量特征，這些特征可以單獨(dú)地或結(jié)合起來給予幫助。
本發(fā)明的一個特征包括可以與支撐結(jié)構(gòu)耦合的唯一的線性光生 伏打聚光模塊，從而使該模塊可以相對于支撐結(jié)構(gòu)移動。有利地，這 樣的模塊可以與同預(yù)先存在的傳統(tǒng)太陽能電池板形狀系數(shù)兼容的支 撐結(jié)構(gòu)耦合，并且/或者可以產(chǎn)生與同等大小的傳統(tǒng)太陽能電池板電量 相當(dāng)?shù)碾娏Α?br> 本發(fā)明的另 一個特征包括剛才提到的唯一的線性光生伏打聚光 模塊，其中，該模塊具有唯一的混合反射/折射系統(tǒng)。
優(yōu)選地，本發(fā)明的光生伏打聚光模塊被構(gòu)造為只在一個軸上鉸 接，從而指向或跟蹤太陽。有利地，這樣的布置可以幫助消除與第二 軸相關(guān)的昂貴的大圓軸承環(huán)。
而且，本發(fā)明的光生伏打聚光模塊優(yōu)選地相對于固定的支撐結(jié)構(gòu) 單獨(dú)地鉸接。這樣做可以幫助為太陽能電池板保持低矮的外形，低矮 的外形又可以幫助使該電池板更適合屋頂安裝。
本發(fā)明的另一個特征包括線性光生伏打聚光模塊的唯一槽。有利 地，這樣的槽可以同時充當(dāng)聚光光學(xué)元件、結(jié)構(gòu)元件和冷卻元件。作 為另一個優(yōu)點(diǎn)，如果需要，這樣的槽可以幫助消除對執(zhí)行這些功能的
分離部件的需要。
從上述唯一特征可以得到一個或多個另外的優(yōu)點(diǎn)。
例如，根據(jù)本發(fā)明的聚光模塊在高度上可以是緊湊的，從而允許 將模塊組裝在一起，成為緊湊型太陽能電池板，同時仍然能夠?qū)⒁荒?塊與相鄰的模塊進(jìn)行鉸接，而不會在鉸接的模塊之間發(fā)生碰撞?；蛘撸?不將各個聚光器組裝為彼此正好相鄰，而是可以在各個聚光器之間提 供一定量的空間，從而使得聚光器可以在一天和/或一年的較大部分時 間內(nèi)彼此不遮擋地工作。這種革新將允許電池板平躺在屋頂上，而不 必鉸接整個電池板以便指向太陽，并且/或者，通過增加各個聚光器每 天在太陽光下的總暴露量，將允許在成本上更有效地使用各個聚光 器。
另 一個優(yōu)點(diǎn)包括允許光在照射到接收器之前只由一個光學(xué)元件 進(jìn)行轉(zhuǎn)向的能力。
另一個優(yōu)點(diǎn)是，使用安裝人員傳統(tǒng)上使用的任何技術(shù)，無論是像
PowerLight Powerguard⑧系統(tǒng)那樣的非穿透式平坦屋頂安裝、用于 住宅屋頂?shù)腻^安裝、綷度傾斜安裝、或者甚至是地面安裝或在單軸跟 蹤器上的安裝，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)都可以安裝到它的目標(biāo)安裝設(shè)施上 (例如，在住宅或商用的屋頂、有頂蓋的停車樓和通道等等(例如， 深植入地面的支撐柱))。安裝人員和終端用戶可以選擇對他們最有 用的任何安裝方法。
另外的優(yōu)點(diǎn)包括下列的一個或多個1)較高的效率和/或較低的 成本(例如，經(jīng)濟(jì)地且以比許多傳統(tǒng)太陽能電池板低得多的成本生產(chǎn)
電力)，2)開拓當(dāng)前由傳統(tǒng)太陽能電池板占主導(dǎo)的市場的能力，和/ 或3 )加快這樣的聚光太陽能系統(tǒng)在市場中的展開。在優(yōu)選實(shí)施例中， 傳統(tǒng)平坦太陽能電池板的安裝人員可以使用現(xiàn)有的安裝硬件和安裝 技術(shù)來安裝根據(jù)本發(fā)明的聚光式太陽能系統(tǒng)。甚至用于傳統(tǒng)平坦太陽 能電池板的銷售和市場技術(shù)也可以用于根據(jù)本發(fā)明的聚光式太陽能 系統(tǒng)。
由于本發(fā)明的很多實(shí)施例將使用電子設(shè)備，因此，即使電池板還 沒有獲取和跟蹤太陽，也希望提供電力來操作那些電子設(shè)備。本發(fā)明 提供為電子設(shè)備供電的任何方法，該方法包括但不限于下列方法即 使在不指向太陽時，也使用系統(tǒng)生成的電力；使用作為整個太陽能電 池板系統(tǒng)安裝設(shè)施的一部分安裝的外部電源提供的電力；使用傳統(tǒng)太 陽能電池板為多個聚光器電池板提供電力；和/或?qū)鹘y(tǒng)太陽能電池或 微型電池板安裝入聚光系統(tǒng)自身中(例如，在框架的上表面上)，從 而提供電力以操作電子設(shè)備(例如，參見下文對圖10中的系統(tǒng)100 的討論)。
在優(yōu)選實(shí)施例中(例如，如下文與系統(tǒng)結(jié)合的討論)，通過即使 在不指向太陽時也使用系統(tǒng)生成的電力，為電子設(shè)備產(chǎn)生電力。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面， 一種光生伏打電力系統(tǒng)包括支撐結(jié)構(gòu)和 多個間隔開的線性光生伏打聚光模塊。該支撐結(jié)構(gòu)具有被構(gòu)造為與預(yù) 先存在的太陽能電池板形狀系數(shù)兼容的接口 。這些光生伏打聚光模塊
耦合到支撐結(jié)構(gòu)，從而使模塊可以相對于支撐結(jié)構(gòu)移動。
在優(yōu)選實(shí)施例中，通過以將光能通過光生伏打的方式轉(zhuǎn)換為電能 的方式使用這樣的光生伏打電力系統(tǒng)，可以用該光生伏打電力系統(tǒng)發(fā) 電。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個方面， 一種提供光生伏打電力系統(tǒng)的方法包 括配置光生伏打電力系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)以使其具有與預(yù)先存在的平坦 太陽能電池板兼容的形狀系數(shù)的步驟。該光生伏打電力系統(tǒng)包括支撐 結(jié)構(gòu)和多個間隔開的線性光生伏打聚光模塊。這些模塊耦合到支撐結(jié)
構(gòu)，從而使模塊可以相對于支撐結(jié)構(gòu)移動。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面， 一種光生伏打聚光模塊包括反射槽， 該反射槽將光能聚集到具有至少一個光生伏打電池的接收器上。以這 樣的方式將該槽耦合到接收器上，從而使該槽同時充當(dāng)聚光光學(xué)元 件、結(jié)構(gòu)元件和冷卻元件。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種光生伏打電力系統(tǒng)包括支撐結(jié)構(gòu) 和多個間隔開的線性光生伏打聚光模塊。這些模塊耦合到支撐結(jié)構(gòu)， 從而使模塊可以相對于支撐結(jié)構(gòu)移動。這些模塊包括折射光學(xué)元件和
反射光學(xué)元件。該折射光學(xué)元件將光從模塊的光接收孔徑(light receiving aperture )的第一部分聚集到公共的光生伏打接收器上。反 射光學(xué)元件將光從模塊的光接收孔徑的第二部分聚集到該公共的光 生伏打接收器上。
如本文中使用的，太陽能聚光器是使用某一光學(xué)元件例如透鏡、 反射器或者太陽光阱(solar trap )將太陽光聚集成高強(qiáng)度的光的任何 裝置，其中該光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)某一有用的目的，例如加熱水、發(fā)電或者 甚至做飯。在本發(fā)明中，太陽能聚光器幫助將太陽光聚集到一個或多 余太陽能電池上。如本文中使用的，光生伏打發(fā)電機(jī)使用特定的光生 伏打裝置將光轉(zhuǎn)換為電，該光生伏打裝置更通常稱為太陽能電池。本 發(fā)明可以使用任何類型的光生伏打裝置，該光生伏打裝置包括但不限 于傳統(tǒng)的硅太陽能電池、所謂的熱光生伏打電池、高科技多結(jié)點(diǎn)電池 或量子點(diǎn)電池，或者甚至其它專利技術(shù)，例如若干種太陽能電池的結(jié)合。
如本文中使用的，光生伏打聚光模塊使用光學(xué)部件將光聚集為高 強(qiáng)度的光，照射到太陽能電池上，從而大致成比例地產(chǎn)生比該電池在 正常照射下產(chǎn)生的電量更多的電力。在本發(fā)明中，聚光模塊的優(yōu)選實(shí)
施例在圖2A和2B示出為聚光模塊4 (在下文討論)。


圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明的聚光式太陽能電池板系統(tǒng)的透視圖的 示意圖1B是示出在圖1A中示出的系統(tǒng)的不同的透視圖的示意圖； 圖2A是示出來自圖1A中示出的系統(tǒng)的聚光;f莫塊的透視圖的示
意圖2B是示出來自在圖2A中示出的聚光模塊的槽的透視圖的示 意圖，其中端蓋(end cap)和頂蓋(cover)凈皮去除了；
圖3是示出來自圖2B中示出的槽的接收器的透視圖的示意圖4是示出在圖1A和圖IB中圖示的系統(tǒng)的端視圖以展示電子 控制單元的示意圖5是示出在圖1A和圖IB中的系統(tǒng)的透視圖并圖示示例線路 布置圖的示意圖6A是示出在圖2A中示出的聚光模塊的局部透視端視圖的示
意圖6B是示出在圖2B中示出的聚光模塊在入射輻射的環(huán)境中的 示意圖7A是示出制造在本發(fā)明中使用的太陽能電池的方法的示意性 流程閨；
圖7B是示出通過在圖7A中圖示的方法制造在本發(fā)明中使用的 太陽能電池的方法的示意性流程圖8是示出制造在本發(fā)明中使用的太陽能電池的一種可選方法 的示意性流程圖9是示出制造在本發(fā)明中使用的太陽能電池的另一種可選方 法的示意性流程圖IO是示出根據(jù)本發(fā)明的一種可選聚光式太陽能電池板系統(tǒng)的 透視圖的示意圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的一種可選聚光模塊的透視圖的示意
圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的另一種可選聚光式太陽能電池板系統(tǒng) 的透^f見圖的示意圖；并且
圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的另一種可選聚光式太陽能電池板系統(tǒng) 的透視圖的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面描述的本發(fā)明的實(shí)施例不應(yīng)當(dāng)是詳盡的，或者不應(yīng)當(dāng)將本發(fā) 明限于在下文的詳細(xì)描述中所公開的確切形式。更確切地說，所選擇 和描述的這些實(shí)施例的目的是幫助本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員可以更容 易地評價和理解本發(fā)明的原理和實(shí)踐。
圖1A-6B示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選光生伏打電力系統(tǒng)1的至少 一部分。光生伏打電力系統(tǒng)l包括多個安裝在框架6中可移動的線性 聚光模塊4、電子控制單元22、電路28以及允許模塊4移動以便跟 蹤太陽的機(jī)械聯(lián)動裝置(linkage)(未示出)。如圖所示，每個聚光 模塊4優(yōu)選地包括反射槽8、包含作為頂蓋10的一部分的透鏡14的 頂蓋IO、接收器12、端蓋20和傳感器24。模塊4包含混合式光學(xué)系 統(tǒng)，在該混合式光學(xué)系統(tǒng)中，由模塊孔徑的第一部分捕獲的入射光通 過反射槽8聚集并反射到接收器12上，由模塊孔徑的第二部分捕獲 的另外的A射光通過透鏡14聚集并反射到接收器12上。在逸鏡14 外的模塊孔徑的部分也允許該模塊捕獲用于自身電力的漫射光。
聚光模塊4也包括在每個槽8上的端蓋20，該端蓋20優(yōu)選地連 接到用于定位和移動模塊4使其跟蹤太陽的一個或多個驅(qū)動機(jī)械裝置 (未示出)和一個或多個電動機(jī)(未示出)。系統(tǒng)l優(yōu)選地將多種聚
光模塊4聚集到框架6中。出于圖示的目的，系統(tǒng)1包括10個單獨(dú) 鉸接式光生伏打聚光模塊4。作為選擇，如果需要，如下文分別描述 的圖12和圖13中的實(shí)施例中所示，可以使用比在系統(tǒng)1中示出的更 少或更多數(shù)目的聚光模塊4。聚光模塊4均勻地排列在框架6內(nèi)，但 是它們也可以按任何合適的布局設(shè)置。
請注意，各個聚光模塊4優(yōu)選稍稍分隔開，而不是緊密地對接。 由于這樣的電池板可以在各個聚光模塊4基本上彼此不遮擋的情況下 在一天或一年的較大部分時間內(nèi)操作，因此，當(dāng)例如跟蹤太陽時，這 種隔開在沒有碰撞的情況下，促進(jìn)了各個聚光模塊4的耦合移動，并 且也促進(jìn)了成本上更有效的太陽能電池板。在代表性的實(shí)踐模式中， 系統(tǒng)l中的模塊4可以產(chǎn)生超過130瓦的峰值電。
各個聚光模塊4的槽8的橫截面具有近似楔形的外形，該槽8 整體上為雨水排水溝的形狀，但是也可以使用適合反射聚光的任何橫 截面，包括但不限于柱形、拋物形、菱形、六邊形、正方形、圓形或 者橢圓形。在特定實(shí)施例中，每個聚光模塊4為約5英寸寬和5英寸 高，其寬度用"W，，的尺寸表示，高度用"H"的尺寸表示。更大或更小 的聚光模塊也可以使用。另外，槽8成形為一系列平坦的小平面9, 每個小平面相對于接收器12成特定的角度，如在2006年1月17日 以Johnson等人的名義提交的以A HYBRID PRIMARY OPTICAL COMPONENT FOR OPTICAL CONCENTRATORS (用于光學(xué)聚光 器的混合的主光學(xué)部件)為題的受讓人的美國臨時專利申請No. 60/759,909中所述，為了所有的目的，該專利申請全部以引用方式并 入本文。可替換的形狀可以是多面體(faceted)或者可以具有連續(xù)的 外形。
在優(yōu)選實(shí)施刺中，聚光模塊4通過例如在端蓋20或槽&中的血, 孔或狹縫(未示出)通風(fēng)，從而幫助防止在模塊內(nèi)部發(fā)生壓力累積和 凝聚。但是，可替換的實(shí)施例可以選擇在不提供通風(fēng)能力的情況下將 該模塊進(jìn)行全密封。
在優(yōu)選實(shí)施例中，反射槽8可以實(shí)現(xiàn)至少四種功能光學(xué)反射、
光學(xué)聚光、冷卻和結(jié)構(gòu)支撐。就反射和聚光而言，槽8捕獲穿過頂蓋 10的透明窗19的入射光，然后使該光聚集并反射到接收器12上。太 陽能電池16吸收光并將其轉(zhuǎn)換為電。就冷卻而言，槽8以這樣的方 式熱耦合到接收器12上，從而有效用來幫助被動地散失由于光聚集 在接收器12上而在其上產(chǎn)生的熱。槽8也充當(dāng)接收器12及其部件的 結(jié)構(gòu)支撐體和殼體的一部分。
在本優(yōu)選實(shí)施例中，槽8有利地由幫助槽8實(shí)現(xiàn)多種功能的材料 制成。在這點(diǎn)上，具有高反射性表面的金屬材料最近已經(jīng)可以購買到。 本發(fā)明人已經(jīng)了解到，這些材料可以用來制造太陽能聚光器的槽。金 屬材料同時支持反射、聚光、結(jié)構(gòu)和冷卻功能。作為一個例子，槽8 優(yōu)選地由Alanod公司制造的商品名為MIRO (由美國愛達(dá)荷州 Ketchum市Andrew Sabel公司的銷售)的高反射率鋁板金屬構(gòu)成。
聚光模塊4的頂蓋IO還實(shí)現(xiàn)多種功能，例如結(jié)構(gòu)和光學(xué)功能， 并且在槽8的光接收端處與槽8相匹配。這樣，頂蓋.10對應(yīng)于用于 實(shí)現(xiàn)捕獲入射光的目的的模塊4的主要孔徑。對于光學(xué)能力，頂蓋IO 的一部分優(yōu)選地包括透鏡14。理想地，透鏡14被^=莫制到頂蓋10的下 側(cè)中，因此頂蓋10和透鏡14優(yōu)選地由單獨(dú)一個整體部件構(gòu)成。入射 在由透鏡14提供的模塊孔徑上的光被折射并聚集到接收器12上。頂 蓋10還包括位于透鏡14的任一側(cè)上的一對透明窗19。這些窗19提 供模塊孔徑的其余部分。由這些其余的孔徑部分捕獲的入射光可以被 槽8反射并聚集到接收器12上。這些其余部分還提供路徑，通過這 些路徑，漫射的太陽能輻射可以進(jìn)入模塊4并照射接收器12,以便當(dāng) 模塊4不跟蹤太陽時，提供自供電的能力。例如，從圖6B中可見， 該優(yōu)選的混合反射/折射系統(tǒng)的透明窗19允許來自天空的其它區(qū)域58 和59的另外的漫射輻射60進(jìn)入，從而收集比在如果整個孔徑只電透 鏡提供的情況下所收集的漫射輻射多若干倍的漫射輻射。
由槽8和透鏡14共同提供的混合式光學(xué)系統(tǒng)的另外的優(yōu)點(diǎn)和另 外的特征也在2006年1月17日以Johnson等人的名義提交的以A HYBRID PRIMARY OPTICAL COMPONENT FOR OPTICAL
CONCENTRATORS (用于光學(xué)聚光器的混合式主光學(xué)部件)為題的 受讓人的美國臨時專利申請No. 60/759,909中進(jìn)行描述，為了所有的 目的，該申請全部以引用方式并入本文。例如，作為一個附加的優(yōu)點(diǎn)， 對于給定的光學(xué)聚光率，使用這種優(yōu)選的混合式光學(xué)系統(tǒng)能夠使該光 學(xué)系統(tǒng)的高度相對而言更加緊湊。該光學(xué)系統(tǒng)的高度的緊湊性允許在 不碰撞的情況下將聚光模塊4在鉸接時一起緊密地隔開，以便逐個水 平地指向。這樣的緊密地隔開優(yōu)選地幫助產(chǎn)生成本有效的模塊4。
由于槽8制造得很結(jié)實(shí)，所以，當(dāng)槽8與結(jié)構(gòu)構(gòu)件例如平頂蓋 IO相匹配時，頂蓋10也可以優(yōu)選地為聚光模塊4提供另外的結(jié)構(gòu)支 撐。槽8/頂蓋10結(jié)合的總結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可以比兩個部件單獨(dú)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 大得多，因此幫助該單元通過安全機(jī)構(gòu)例如Underwriters Laboratories對認(rèn)證所要求的嚴(yán)厲的積雪負(fù)重和其它測試。
頂蓋10也優(yōu)選地為槽8的開口的寬度提供力學(xué)參考。由于在一 個或多個材料厚度、剛度等中存在批次與批次的(lot-to-lot)變化，所 以，優(yōu)選地通過廉價的金屬成型操作制造的槽8往往會在其開口的寬 度和側(cè)面的角度上發(fā)生變化。頂蓋10優(yōu)選地具有與槽8的開口配對 的定位特征，從而幫助槽8保持適當(dāng)?shù)膶挾?，?或保持適當(dāng)?shù)男螤?例 如，如果必需，通過逐漸地彎曲槽8的長度的至少一部分)優(yōu)選地，
在特定的容差內(nèi)。
如圖3所示，接收器12優(yōu)選地包括多個太陽能電池16，該太陽 能電池16優(yōu)選地端對端地置于每個槽8的底部，并且優(yōu)選地包括一 個或多個旁路二極管(bypass diode ) 18。太陽能電池16可以彼此串 聯(lián)或并聯(lián)地電連接?？扇芜x地，例如，接收器12可以與其它接收器 串聯(lián)，從而為整個系統(tǒng)1產(chǎn)生接近可應(yīng)用的電工規(guī)程所允許的極限的 高電壓。
與在安裝時必須與許多其它電池板串聯(lián)以便實(shí)現(xiàn)這樣的理想的 高電壓的許多傳統(tǒng)太陽能電池板不同，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)有利地不需 要與其它電池板串聯(lián)來產(chǎn)生理想的輸出電壓。例如，在不耦合到另外 的系統(tǒng)的情況下，系統(tǒng)1可以產(chǎn)生在400-600伏特范圍內(nèi)的電壓。因
此，本發(fā)明的系統(tǒng)有可能簡化安裝并減少現(xiàn)場布線的電損耗。
在優(yōu)選實(shí)施例中，電池16為高效珪電池等，例如，從Simpower 公司或Q-cells AG可購買到的高效太陽能電池。為了實(shí)現(xiàn)可以超出 130瓦峰值的電力輸出，可以在接收器12中使用這些優(yōu)選電池16, 這樣的輸出與現(xiàn)在市場上相似大小的某些平坦光生伏打電池板的輸 出相當(dāng)。但是，可替換的實(shí)施例可以使用任何合適的電池，包括其它 高效和/或低成本電池。太陽能電池16優(yōu)選地在寬度上比標(biāo)準(zhǔn)的太陽 能電池窄。在下文中結(jié)合圖7-9描述用于制造諸如電池16之類的的太 陽能電池的示例性方法。
由于太陽光在槽8的基底處聚集在接收器12上，所以接收器12 往往會發(fā)熱。由于太陽能電池16往往會在高溫下較低效率地工作， 因此優(yōu)選的是對電池16進(jìn)行冷卻，以便將接收器12保持在理想的工 作溫度。通常地，被動冷卻(例如熱連接到太陽能電池上的散熱片或 片狀金屬條)或主動冷卻(將被動冷卻與風(fēng)扇或相似的主動元件結(jié)合) 都已經(jīng)被使用了。優(yōu)選地，槽8熱耦合到接收器12以便幫助散熱和 被動地冷卻接收器12。有利地，在槽8由諸如鋁之類的材料制成的實(shí) 施例中，由槽8提供充分的被動冷卻，從而將太陽能電池16保持在 理想的溫度范圍內(nèi)。
如上所述，接收器12還包括二極管18。旁路二極管18通常對 于保護(hù)太陽能電池16免受有害電壓是理想的。根據(jù)所使用的太陽能 電池的詳情，實(shí)施例可以針對每個聚光模塊4包括一個旁路二極管18， 或者若干個聚光模塊4可以共享二極管18,或者一個旁路二極管18 可以用于整個單元，或者對于每個接收器12可以有若干個旁路二極 管18。旁路二極管18可以是系統(tǒng)1的一部分，或者，它們可以在系 統(tǒng)1的外部。優(yōu)選的實(shí)施例針對每幾個電池16具有一個旁路二極管 18，從而導(dǎo)致在每一個接收器12中包含若干個旁路二極管18。
一個或多個跟蹤傳感單元24可以與系統(tǒng)1結(jié)合使用。優(yōu)選地， 針對每個系統(tǒng)，使用至少一個傳感器24。如圖2A所示，聚光模塊4 包括光學(xué)跟蹤傳感單元24。優(yōu)選地，傳感單元24只存在于某些聚光
模塊4上，例如，在一個、兩個、三個或四個聚光模塊4上。傳感器 24告知電子控制單元22太陽的位置。
系統(tǒng)1還包括框架6。優(yōu)選地，框架6大致是傳統(tǒng)太陽能電池板 的大小。傳統(tǒng)太陽能電池板通常是2.5到4英尺寬，4.5到6英尺長， 并且本發(fā)明的聚光系統(tǒng)有利地可以具有這樣相同的形狀系數(shù)。但是， 用于本發(fā)明中的太陽能電池板的大小可以配置為實(shí)際限度內(nèi)的顧客 或終端用戶所需要的任何大小。這些限度通常為從小至6英寸乘6英 寸到大至20英尺乘20英尺甚至更大，該限度的上限實(shí)際上依賴于顧 客可以輕易地在目標(biāo)地點(diǎn)操作和安裝什么。根據(jù)一種實(shí)踐模式，框架 6為42英寸寬和67英寸長，其中，寬度用"W"尺寸表示，長度用"L" 的尺寸表示。
為了使本發(fā)明的太陽能聚光系統(tǒng)1產(chǎn)生理想比例的電力輸出，各 個聚光模塊4圍繞它們的長軸2傾斜以便面向太陽?？刂颇K4的定 位以便跟蹤太陽可以以很多種方式實(shí)現(xiàn)，包括被動控制(例如基于制 冷劑的跟蹤器)、針對每個電池板使用 一個電子控制單元的主動控制， 或者例如通過使用控制很多電池板的單獨(dú)一個控制單元的主動控制。 系統(tǒng)1的優(yōu)選實(shí)施例使用如在圖4所示的電子控制單元22中實(shí)施的 針對每個電池板的主動電子控制方法。
例如，根據(jù)一種控制方法，模塊4的跟蹤和移動可以通過例如使 跟蹤傳感單元24感測太陽的位置并向電子控制單元22提供指向誤差 信號來實(shí)現(xiàn)。然后，電子控制單元22計(jì)算該指向誤差，并向一個或 多個電動機(jī)(未示出)提供所需的驅(qū)動電流，該電動機(jī)移動一個或多 個驅(qū)動機(jī)械裝置(未示出)以使合適的(一個或多個)聚光模塊4圍 繞其長軸2鉸接從而指向太陽，優(yōu)選地以優(yōu)于士2度的精確度。在優(yōu)選 實(shí)施例中，在例如日出和日落、云層遮擋和缺少足夠的電力用于操作 的事件期間，電子控制單元22內(nèi)的軟件幫助確保正確的操作。如圖 所示，系統(tǒng)l的電子控制單元22優(yōu)選地安裝在框架6內(nèi)部，該框架6 通過電動機(jī)和驅(qū)動機(jī)械裝置(未示出)鉸接模塊4。
但是，本發(fā)明沒有特定限于所使用的跟蹤方法，并且將使用任何
數(shù)量的跟蹤方法進(jìn)行工作，包括但不限于開環(huán)或基于模型的指向、基 于本地傳感器的閉環(huán)指向、基于對電池板或者各個聚光模塊或模塊組 的電力輸出進(jìn)行優(yōu)化的閉環(huán)指向，或者基于由若干個電池板共享的開 環(huán)或閉環(huán)指向。理想地，軟件基于先前接收到的數(shù)據(jù)等對太陽位置執(zhí) 行開環(huán)預(yù)測。
另 一種選擇是只使用電子設(shè)備提供控制，代替具有執(zhí)行指向功能 的模擬或數(shù)字電子部件的軟件。但是，對于其多功能性和更新能力， 基于軟件的解決方案是優(yōu)選的。
電子控制單元22需要電力才能操作?？梢允褂萌魏魏线m的電源。 出于圖示的目的，在所圖示的實(shí)施例中該電力以由聚光模塊4生成的 自身電力的形式提供。有利地，如圖6A和圖6B中所示，合并到系統(tǒng) 1中的混合反射/折射光學(xué)系統(tǒng)可以捕獲充分的漫射光，以便產(chǎn)生即使 當(dāng)模塊4不指向太陽時也足以控制單元22和/或任何相關(guān)的裝置((一 個或多個)電動機(jī)、(一個或多個)驅(qū)動機(jī)械裝置等)的自身電力。 當(dāng)模塊4不指向太陽時，通過一個或多個窗19進(jìn)入的漫射太陽能輻 射被捕獲以便使電子控制單元22以及任何和所有相關(guān)的模塊鉸接裝 置(例如驅(qū)動電動機(jī)和驅(qū)動機(jī)械裝置)提供自身電力，使得一個或多 個模塊4然后可以移動從而指向太陽。在系統(tǒng)l的優(yōu)選實(shí)施例中，并 且，如圖6A和圖6B中所示，這種捕獲的、漫射輻射由接收器12轉(zhuǎn) 換為電量，該電量可以是如果系統(tǒng)l的主要孔徑只是由全部的孔徑透 鏡提供的情況下可用的電量的至少7.5倍。
各個聚光模塊4的輸出可以以任何合適的方式線連接，例如串聯(lián) 或并聯(lián)，或者某種串并聯(lián)的結(jié)合。線連接和電連接不同部件的方法對 于在光生伏打太陽能聚光鄰域的技術(shù)人員來說是眾所周知的?？梢允?用多種方法的任何一種。已知每個模塊::的電壓和每個電池板的模塊 數(shù)，這些模塊可以線連接起來從而提供適當(dāng)?shù)目傠妷骸?br> 作為一個整體，該單元可以具有單獨(dú)一個電力輸出，或者其可以 具有多于一個的電力輸出。通過以不同方式線連接各個聚光器，實(shí)施
例可以實(shí)現(xiàn)很大范圍的輸出電壓和電流。為了實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)級別的其它
好處，例如系統(tǒng)布線中的減少的損耗，該單元可以配置使得與傳統(tǒng)平 坦電池板的輸出電壓大致匹配，或者其可以配置使得輸出更高(或者 甚至更低)的電壓，并伴隨著輸出電流改變。
優(yōu)選實(shí)施例的電力電路28優(yōu)選地為串聯(lián)連接，如圖5中示意性 地所示，優(yōu)選地包括布線26和電力輸出引線30。布線26將聚光模塊 4一起連接到電路28中。電力輸出引線30傳輸從聚光模塊4產(chǎn)生的 電力。電力電路28產(chǎn)生大約48伏的輸出電壓，該電壓在電力輸出引 線30處提供。
優(yōu)選實(shí)施例包括簡單的機(jī)械聯(lián)動裝置(未示出)，該聯(lián)動裝置圍 繞軸2鉸接聚光模塊4以便跟蹤太陽，但是本發(fā)明并不限定于所使用 的機(jī)械裝置的類型。任何動力傳動系統(tǒng)(drivetrain)、聯(lián)動裝置和^L 械裝置的組合都可以使用，包括但不限于直接傳動、齒輪、導(dǎo)螺桿、 線纜驅(qū)動、萬向接頭、平衡環(huán)(gimbal)、撓性構(gòu)件(flexure)等。 相似地，可以使用任何數(shù)量的激勵方法，包括但不限于電動機(jī)、螺線 管、鎳鈦諾線等。
對于每個聚光模塊4都可以有單獨(dú)的致動器(例如，對于每個聚 光模塊4， 一個電動機(jī))，或者電池板可以利用聯(lián)動裝置、線纜驅(qū)動 或者其它機(jī)械裝置，以便允許單獨(dú)一個致動器設(shè)置用來一起移動聚光 模塊4中的兩個或多個，甚至全部。相似地，對繞軸轉(zhuǎn)動的技術(shù)沒有 限制，對于使用軸承、套管、撓性構(gòu)件或其他方法都由本發(fā)明支持。 在圖1A-6B的中的優(yōu)選實(shí)施例展現(xiàn)單獨(dú)一個電動機(jī)驅(qū)動聯(lián)動裝置，該 聯(lián)動裝置一致地移動所有的聚光模塊4。
在優(yōu)選實(shí)施例中，該聚光模塊使用聯(lián)動裝置耦合到一起，以便它 們同步移動，但是每個模塊仍圍繞其自身的軸移動。理想地，這種移 動發(fā)生在支撐結(jié)構(gòu)仍然是固定的時候，從而]吏整個系統(tǒng)仍然為平面 的。但是，可替換的實(shí)施例可以使聚光模塊以小組的形式一起移動。 每個模塊組圍繞每個模塊組公共的軸移動。在這樣的實(shí)施例中，雖然 該單元的外部框架6仍然是固定的，并且整個系統(tǒng)仍然是平面的，但 是每個組中的各個模塊圍繞每個組中的模塊的公共軸并且相對于相
鄰模塊組移動，該相鄰模塊組圍繞該相鄰模塊組中的模塊的公共軸移 動。相鄰模塊組可以共享同一個公共軸，或者可以具有不同的公共軸。 但是，模塊組仍然耦合到一起，使得即使每個組圍繞其自身的公共軸 單獨(dú)移動，它們也是同步移動。
本發(fā)明也允許在整個單元1上包括提供進(jìn)一步保護(hù)的透明頂蓋 板(未示出)，該頂蓋板由諸如玻璃、聚碳酸酯或者丙烯酸之類的材 料制成。
在使用中，例如，出于為家庭或商業(yè)提供電力的目的， 一組單元 1可以聚集在一起。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的原理并不限定于光生伏打發(fā) 電。所產(chǎn)生的聚集的太陽光可以用于任何目的，包括但不限于加熱水、 產(chǎn)生太陽能熱電、對水或其它材料消毒等等。
下面描述系統(tǒng)1的各方面的幾種變形。
在可替換的實(shí)施例中，頂蓋10的整個孔徑部分可以包括透鏡。 使用這樣的頂蓋的結(jié)果可以是使充分的漫射光不能進(jìn)入模塊4，從而 當(dāng)模塊4沒有指向太陽時產(chǎn)生電力。在這種情況下，可以在系統(tǒng)l 中 包括另外的太陽能電池例如電池62，以便幫助系統(tǒng)1進(jìn)行自供電(在 下文中參照圖10討論電池62)。
如圖10所示以及在2005年10月4日以Irwin的名義提交的以 SELF-POWERED SYSTEMS AND METHODS USING AUXILIARY SOLAR CELLS (使用輔助太陽能電池的自供電的系統(tǒng)和方法)為題 的受讓人的共同未決的美國臨時專利申請No. 60/723,589所描述的， 在這種情況下，系統(tǒng)100可以包括在框架6或系統(tǒng)100的某一其它部 分上的附加的一組太陽能電池62，為了所有的目的，該申請全部以引 用方式并入本文。電池62不需要聚光，因此，不管模塊4怎樣指向， 電池62通常都可以產(chǎn)生可測量的電能。
而且，作為一種選擇進(jìn)行描述的本發(fā)明可以利用任何類型的聚光 折射光學(xué)元件和反射光學(xué)元件，包括但不限于傳統(tǒng)的透鏡、菲涅耳透 鏡、拋物面、雙曲面或其它反射器，甚至其它技術(shù)，例如反射條板聚 光器(reflective slat concentrator)、復(fù)合拋物面聚光器或各種太陽
光阱。在2006年1月17日以Johnson等人的名義提交的以A HYBRID PRIMARY OPTICAL COMPONENT FOR OPTICAL CONCENTRATORS (用于光學(xué)聚光器的混合式主光學(xué)部件)為題的 受讓人的美國臨時專利申請No. 60/759,909中描述了多種這樣的可選 光學(xué)系統(tǒng)。舉例來說，在系統(tǒng)1的優(yōu)選實(shí)施例中被模制在頂蓋10中 的透鏡14可以是標(biāo)準(zhǔn)透鏡或菲涅耳透鏡的形式。注意，在這種情況 下，菲涅耳透鏡不會填充光學(xué)系統(tǒng)的整個進(jìn)入孔。即，頂蓋10將在 菲涅耳透鏡每一側(cè)仍然具有窗19。另外，舉例來說，透鏡14可能4皮 模制到頂蓋10的頂側(cè)，而不是如系統(tǒng)1所示的底側(cè)。
另外可替換的是省去整個透鏡14,只留下平的透明頂蓋。雖然 導(dǎo)致在正常的對于太陽的操作期間產(chǎn)生較少的電力輸出，但是這種可 替換的方式將允許更多的漫射輻射進(jìn)入，從而在不指向太陽時仍提供 更多的電力，使自身供電操作更加簡單。
另外，作為可替換的頂蓋10，所描述的本發(fā)明可以利用任何類 型的頂蓋，包括圓頂蓋、比槽8的開口更低或更高的頂蓋，或者甚至 是沒有頂蓋(在這種情況下，理想地，可以使用某一機(jī)械結(jié)構(gòu)以便將 透鏡14支撐在其合適的位置上)。
圖11示出了包括槽66的可替換的聚光模塊64，該聚光模塊64 為平滑的雙曲面體，并且沒有諸如聚光模塊4中的小平面之類的小平 面。
作為另一個可替換的實(shí)施例，如果需要，分別如圖12和圖13 中的實(shí)施例所示，可以使用數(shù)量比系統(tǒng)1中所示的聚光模塊少或多的 聚光模塊4。如圖12所示，在系統(tǒng)68中各個聚光模塊4之間的空間 可以增大，而不是如系統(tǒng)1所示的那樣，將它們一起組裝得相對更緊 密。當(dāng)模塊4進(jìn)一步被間隔開時，給定大小的單元產(chǎn)生更少的電能， 但是每個獨(dú)立的聚光模塊4在成本上可以更有效，這是由于每個聚光 模塊4可以在不被其相鄰的聚光模塊4遮擋的情況下在一天或一年的 較大部分時間內(nèi)操作。這使得更有效地利用接收器12和聚光模塊4, 但是對框架6、電動機(jī)、聯(lián)動裝置、電子控制單元22等的利用效率較
低。模塊4之間的空間依賴于例如預(yù)期的年太陽輻射、預(yù)期的電力4吏 用率，框架、聯(lián)動裝置、接收器和模塊等的相關(guān)成本。
如圖13中的實(shí)施例中所示，系統(tǒng)130包括ll個聚光模塊4，而 不是如系統(tǒng)1所示的只有10個聚光模塊4。
可替換的實(shí)施例也可以具有不全是共平面的聚光模塊4。舉例來 說，模塊4可以是梯級式的，每個模塊4在框架6的基底之上逐次高 于其相鄰模塊。這以損害增大的風(fēng)剖面(wind profile )為代價有利地 幫助創(chuàng)建其視場偏向于某一方向的系統(tǒng)，例如向南，從而對北半球的 安裝將是理想的。
雖然采用傳統(tǒng)太陽能電池板的形式的能力是優(yōu)選實(shí)施例的優(yōu)選 方面，但是正方形或矩形電池板不是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的唯一可能的方法。 在一個實(shí)施例中(未示出)，框架6被去掉并由一對安裝導(dǎo)軌(mounting rail)或其它安裝表面所代替，該安裝導(dǎo)軌或其它安裝表面支撐并定 位聚光模塊4的末端，并且還可以支撐驅(qū)動和控制機(jī)械裝置。在這樣 的實(shí)施例中，安裝人員將首先安置安裝導(dǎo)軌或表面，然后將各個才莫塊 4安裝在導(dǎo)軌上的位置。在本發(fā)明的另外的變形中，電子控制單元22 可以在這些導(dǎo)軌的外部并由安裝人員在現(xiàn)場集成到安裝設(shè)施中，而不
是在制造模塊或固定架期間在工廠中被集成。
如上所述，圖7-9描述了用于制造與電池6相似或相同的太陽能 電池的三種可替換的方法。
如圖7A所示，電池可以通過將標(biāo)準(zhǔn)的太陽能電池32切割成由 切割線33表示的條帶34。然后條帶34可以端對端地放置，以便幫助 制造與接收器12相似的接收器(未示出)。在優(yōu)選實(shí)施例中，條帶 34為0.5英寸寬和5英寸長。
優(yōu)逸地，如圖7B所示，條帶34被進(jìn)一步切割成由匆割輯35表 示的更小的塊16(例如，正方形或矩形)，這些小塊16可以并排放 置，以便幫助制造包括這些小塊16的接收器38。在優(yōu)選實(shí)施例中， 小塊16為0.5英寸寬和0.5英寸長。
用于制造用于與接收器12相似的接收器的電池的另一種理想的
方法在圖8中示出。圖8示出接收器48可以通過使用塊44構(gòu)成，不 然塊44將被太陽能電池制造商作為碎屑丟棄。很多太陽能電池制作 過程開始于圓形晶片40，該晶片40被修剪以制造準(zhǔn)正方形太陽能電 池42，從而導(dǎo)致一組碎屑塊44通常被丟棄或被回收用于進(jìn)一步處理。 例如，塊44可以從太陽能電池制造商以折扣價購得。
與圖8所示方法相關(guān)的可替換的方法在圖9中示出。圖9示出電 池56可以^使用損壞的和/或舍棄的整個電池50構(gòu)成，不然電池50將 被制造商作為碎屑丟棄。電池50可以具有使其不能滿足制造商規(guī)格 的缺陷52或裂痕54。但是，通過按切割線53所示的那樣切開電池 50,可以從有缺陷的電池50切割下小電池56,并且以這樣的方法切 去缺陷52和裂痕54，留下有用的電池56，然后該電池56可以包括 在接收器(未示出)中。
為了所有的目的，所有引用的專利和專利公開的各自的全部內(nèi)容 以引用方式并入本文。
權(quán)利要求
1.一種光生伏打電力系統(tǒng)，包括:(a)支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)具有被構(gòu)造為與預(yù)先存在的太陽能電池板形狀系數(shù)兼容的接口；和(b)多個間隔開的線性光生伏打聚光模塊，所述多個間隔開的線性光生伏打聚光模塊耦合到所述支撐結(jié)構(gòu)，使得模塊可以相對于所述支撐結(jié)構(gòu)移動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，每一個模塊都可以繞單 獨(dú)一個軸移動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，每一個模塊都可以相對 于所述支撐結(jié)構(gòu)移動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述支撐結(jié)構(gòu)是固定的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，每一個模塊都可以繞單 獨(dú)一個軸移動，并且至少一個模塊可以相對于另一模塊單獨(dú)移動。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)捕獲充分的漫 射入射光，并且將這種漫射入射光轉(zhuǎn)換為電，從而使該所述系統(tǒng)是自 供電的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括捕獲入射光的 孔徑，其中，折射光學(xué)元件對應(yīng)于所述孔徑的第一部分，并且，反射 光學(xué)元件對應(yīng)于所述孔徑的第二部分。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述反射光學(xué)元件是槽 的表面，并且所述折射光學(xué)元件被合并到附著到所述槽的光接收端的 頂蓋的第一部分，從而使由所述第一部分捕獲的入射光向第一光生伏 打接收器折射，并且使由所述頂蓋的另一部分捕獲的光反射到第二光 生伏打接收器上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所迷的系統(tǒng)，其中，所述第一光生伏打接收 器和所述第二光生伏打接收器相同。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，每一個模塊都可以相對 于其它模塊單獨(dú)移動。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述支撐結(jié)構(gòu)是平坦的， 并且具有與預(yù)先存在的太陽能電池板的支撐結(jié)構(gòu)相似的尺寸和形狀。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述支撐結(jié)構(gòu)選自于 由框架或安裝導(dǎo)軌構(gòu)成的組中。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述聚光模塊被機(jī)械地 耦合到模塊組中。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，每一個聚光模塊都包括 反射槽和折射透鏡，所述槽和所述透鏡具有公共的光軸。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述槽以這樣的方式 被熱耦合到光生伏打接收器，使得所述槽幫助從所述接收器被動地散 失熱。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，每一個聚光模塊都包括 包含至少一個光生伏打電池的接收器和光學(xué)元件，該光學(xué)元件幫助將 入射光聚集在所述至少一個光生伏打電池上。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，每一個光生伏打聚光 模塊都包括具有反射光學(xué)元件和折射光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)，其中，一 部分入射光通過所述反射光學(xué)元件聚集到所述接收器的所述至少一 個光生伏打電池上，不同的部分入射光通過所述折射光學(xué)元件聚集到 所述接收器的所述至少一個光生伏打電池上。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述反射光學(xué)元件和 所述折射光學(xué)元件將不同部分的入射光聚集到公共的光生伏打電池 上。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，每一個光生伏打聚光 模塊都包括具有非成像光學(xué)元件和成像光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)，其中， 一部分入射光通過所述非成像光學(xué)元件聚集到所述接收器的所述至 少一個光生伏打電池上，不同的部分入射光通過所述成像光學(xué)元件聚 集到所述接收器的所述至少一個光生伏打電池上。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，每一個光生伏打聚光模 塊都包括輸入孔徑，該輸入孔徑在其一部分上具有透鏡，從而使漫射 光可以通過所述輸入孔徑的其它部分進(jìn)入所述^^莫塊，而不經(jīng)所述透鏡 折射。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，不經(jīng)所述透鏡折射而 進(jìn)入所述模塊的所述漫射光被反射到包含至少一個光生伏打電池的 接收器上。
22. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，每一個光生伏打聚光模 塊都包括輸入孔徑，該輸入孔徑幫助將漫射光透射到所述模塊的光生 伏打接收器上。
23. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述模塊是梯級式的。
24. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，合并到聚光模塊中的槽 的反射表面包括具有反射表面的鋁。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，模塊包括裝有頂蓋的反 射槽，并且，所述模塊是通風(fēng)的。
26. —種提供光生伏打電力系統(tǒng)的方法，包括配置光生伏打電力形狀系數(shù)的步驟，其中，所述光生伏打電力系統(tǒng)包括(a) 支撐結(jié)構(gòu)；和(b) 多個間隔開的線性光生伏打聚光模塊，所述多個間隔開的 線性光生伏打聚光模塊耦合到所述支撐結(jié)構(gòu)，使得模塊可以相對于所 述支撐結(jié)構(gòu)移動。
27. —種發(fā)電的方法，包括以這樣的方式使用權(quán)利要求1所述的 光生伏打電力系統(tǒng)從而將光能通過光生伏打的方式轉(zhuǎn)換為電能的步 驟。
28. —種光生伏打聚光模塊，包括反射槽，該反射槽將光能聚集 到具有至少一個光生伏打電池的接收器上，其中，以這樣的方式將所 述槽耦合到所述接收器上，使得所述槽同時充當(dāng)聚光光學(xué)元件、結(jié)構(gòu) 元件和冷卻元件。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的模塊，所述模塊還包括頂蓋，該頂 蓋耦合到所述槽的光接收端，使得所述頂蓋幫助保持所迷槽的結(jié)構(gòu)尺 寸。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的模塊，其中，所述頂蓋的一部分包 括折射光學(xué)元件，該折射光學(xué)元件將光通過折射聚集到所述接收器 上。
31. —種光生伏打電力系統(tǒng)，包括(a) 支撐結(jié)構(gòu)；和(b) 多個間隔開的線性光生伏打聚光模塊，所述多個間隔開的 線性光生伏打聚光模塊耦合到所述支撐結(jié)構(gòu)，使得模塊可以相對于所 述支撐結(jié)構(gòu)移動，所述模塊包括折射光學(xué)元件和反射光學(xué)元件，所述 折射光學(xué)元件將光從所述模塊的光接收孔徑的第一部分聚集到公共 的光生伏打接收器上，所述反射光學(xué)元件將光從所述光接收孔徑的第 二部分聚集到所述公共的光生伏打接收器上。
全文摘要
本發(fā)明涉及光生伏打聚光模塊及相關(guān)的聚光式太陽能系統(tǒng)和方法。具體地說，本發(fā)明涉及聚光模塊，尤其是具有便當(dāng)?shù)某叽绾褪袌隹山邮艿膫鹘y(tǒng)的平坦光生伏打太陽能電池板的模塊。
文檔編號F24J2/52GK101375111SQ200780003243
公開日2009年2月25日 申請日期2007年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月17日
發(fā)明者B·E·海尼斯, P·C·歐文, 小R·L·約漢遜 申請人:索利安特能源公司