專利名稱：菲涅爾線聚光太陽能熱電綜合利用系統(tǒng)及專用設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能電池組件技術領域，尤其是一種菲涅爾線聚光太陽能熱電 綜合利用系統(tǒng)及專用設備。
背景技術：
太陽能光伏發(fā)電技術為未來解決能源問題提供了廣闊前景，但其存在發(fā)電價格高 昂和太陽能電池材料緊缺的問題，因此，降低成本和提高效率成為其大規(guī)模應用的關鍵，而 降低成本的關鍵是減少昂貴的電池片的實際用量。在光學系統(tǒng)中，應用菲涅爾聚光棱鏡的 作用就是將光線從相對較大的區(qū)域面積轉(zhuǎn)換成相當小的面積上，這種棱鏡也被稱做集光器 或聚光器。在太陽聚光領域，線性菲涅爾平板棱鏡是聚光太陽能系統(tǒng)中重要的光學部件之 一，太陽能菲涅爾聚光棱鏡的焦點剛好落在太陽能電池組接收面，當棱鏡面垂直面向太陽 時，光線將會聚在電池組接收面上，會聚了更多的能量，因而只需要較小的電池組面積，大 大節(jié)約了成本?？朔柲茌椛淠芰髅芏鹊偷娜毕?，可以成倍提高太陽能電池的短路電流， 從而大大提高單位太陽能電池的輸出功率。聚光太陽能系統(tǒng)發(fā)展迅速，但目前技術上仍不成熟，高效聚光太陽能電池對入射 光線的方向十分敏感，很小的指向誤差就會使電池輸出功率大大降低。現(xiàn)有的聚光器大多 采用菲涅爾聚光棱鏡，以PMMA為材料，采用熱壓成型工藝加工成型。其中一種菲涅爾聚光 棱鏡為圓形板，具有若干個排列的同心圓環(huán)，每個圓環(huán)上具有不同角度的棱鏡使陽光會聚 到安裝在菲涅爾聚光棱鏡下方的太陽能電池組上，這類棱鏡的缺點是占用空間較大，圓形 板結(jié)構必然造成相鄰兩板之間有部分無效區(qū)域，且制造工序復雜，只能單塊進行模壓成型， 生產(chǎn)效率低。聚光器還有拱形或鍋形，同樣是占用空間大，制造工序復雜的問題。太陽能光伏電池在高聚光率大電流下，其工作溫度的升高將導致效率的下降，因 此，還需配備有效的散熱設備。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術中之不足，提供一種菲涅爾線聚 光太陽能熱電綜合利用系統(tǒng)及專用設備，解決現(xiàn)有的聚光太陽能電池組體積大，占用空間 較多，菲涅爾聚光棱鏡難以制造，生產(chǎn)效率低的技術問題。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種菲涅爾線聚光太陽能熱電 綜合利用系統(tǒng)，包括組件箱，組件箱內(nèi)具有至少一組太陽能電池組和基板，基板上開設有用 于安裝太陽能電池組的槽孔，每一組太陽能電池組上方安裝有一個對應的聚光器，所述的 聚光器為線性菲涅爾平板棱鏡，所述的線性菲涅爾平板棱鏡一面為平整的光面，另一面為 具有菲涅爾紋路的扁平長方形板，聚光器的菲涅爾紋路使大面積光線通過聚光器會聚到小 面積太陽能電池組的接收面，所述的太陽能電池組接收面與聚光器的聚光帶的形狀一致；所述的組件箱表面還設置有追蹤太陽方向的跟蹤系統(tǒng)，所述的跟蹤系統(tǒng)包括追光 傳感器和進行太陽能電池組方位調(diào)整的執(zhí)行機構，所述的追光傳感器與太陽能電池組處于同一平面或平行面；基板與組件箱底板之間具有空腔，所述的空腔內(nèi)設有熱能收集水箱，熱能收集水 箱的上表面設有導熱層，所述的導熱層與太陽能電池組下表面接觸連接，導熱層的下方具 有導熱桿，熱能收集水箱上設有冷水進口、熱水出口和導熱回路，熱水出口連通儲熱保溫 筒，所述的熱能收集水箱的四側(cè)面和底面設有真空保溫層。進一步地，避免熱量流失，所述的基板與組件箱底板之間的空腔內(nèi)填充有發(fā)泡材 料保溫層。進一步地，降低棱鏡表面的反射率，提高入射率，所述的線性菲涅爾平板棱鏡采用 連續(xù)輥壓成型，所述的線性菲涅爾平板棱鏡的上表面為光面，下表面上具有菲涅爾紋路，光 面上涂覆有增透膜層。進一步地，優(yōu)選光電轉(zhuǎn)換率較高的太陽能電池，所述的太陽能電池組為GaAs基系 太陽電池。GaAs基系太陽電池的耐溫性較好，250°C高溫下仍能正常工作。一種生產(chǎn)菲涅爾線聚光太陽能熱電綜合利用系統(tǒng)的專用設備，包括生產(chǎn)線性菲涅 爾平板棱鏡的專用設備，具有擠出機、輥筒壓片機、引離輥和壓花機，所述的壓花機包括壓 花輥和光輥，壓花輥和光輥之間具有間隙，壓花輥表面具有與線性菲涅爾平板棱鏡紋路相 互補的紋路。本實用新型的有益效果是，本實用新型的菲涅爾線聚光太陽能熱電綜合利用系統(tǒng) 及專用設備，能達到最佳的光電轉(zhuǎn)換率，同時有效降低太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的總成本，對熱 能的收集提高了太陽能的綜合利用率，同時降低電池組的溫度，保證最佳的工作溫度提高 光電轉(zhuǎn)換率并延長電池組的使用壽命。本實用新型的生產(chǎn)線性菲涅爾平板棱鏡的設備實現(xiàn) 了棱鏡的連續(xù)化生產(chǎn)，提高工作效率，降低成本。以下結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明。


圖1是本實用新型的菲涅爾線聚光太陽能熱電綜合利用系統(tǒng)組件的結(jié)構示意圖；圖2是本實用新型的菲涅爾線聚光太陽能熱電綜合利用系統(tǒng)組件的立體圖；圖3是本實用新型生產(chǎn)線性菲涅爾平板棱鏡的設備的壓花機的機構示意圖；圖4是本實用新型所述壓花輥的立體圖。圖中1.太陽能電池組，2.基板，3.聚光器，31.增透膜層，41.追光傳感器，42.執(zhí) 行機構，5.熱能收集水箱，51.冷水進口，52.熱水出口，53.導熱桿，54.真空保溫層，55.發(fā) 泡材料保溫層，6.壓花輥，7.光輥。具有實施方式現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以 示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構，因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成。如
圖1圖2所示本實用新型的菲涅爾線聚光太陽能熱電綜合利用系統(tǒng)組件的最 佳實施例，包括組件箱，組件箱內(nèi)具有至少一組太陽能電池組1和基板2，基板2上開設有用 于安裝太陽能電池組1的槽孔，太陽能電池組1為GaAs基系太陽電池，每一組太陽能電池 組1上方安裝有一個對應的聚光器3，聚光器3為線性菲涅爾平板棱鏡，線性菲涅爾平板棱 鏡上表面為平整的光面，下表面為具有菲涅爾紋路的扁平長方形板，光面上涂覆有增透膜層，聚光器3的菲涅爾紋路使大面積光線通過聚光器3會聚到小面積太陽能電池組1的接 收面，所述的太陽能電池組1接收面與聚光器3的聚光帶的形狀一致；組件箱表面還設置有追蹤太陽方向的跟蹤系統(tǒng)，跟蹤系統(tǒng)包括追光傳感器41和 進行太陽能電池組1方位調(diào)整的執(zhí)行機構42，所述的追光傳感器41與太陽能電池組1處于 同一平面或平行面，所述的執(zhí)行機構42為液壓缸調(diào)節(jié)裝置；基板2與組件箱底板之間具有空腔，空腔內(nèi)設有熱能收集水箱5，熱能收集水箱5 的上表面設有導熱層，所述的導熱層與太陽能電池組1下表面接觸連接，導熱層的下方具 有導熱桿53，熱能收集水箱5上設有冷水進口 51、熱水出口 52和導熱回路，熱水出口 52連 通儲熱保溫筒，熱能收集水箱5的四側(cè)面和底面設有真空保溫層M。基板2與組件箱底板 之間的空腔內(nèi)填充有發(fā)泡材料保溫層陽。如圖3圖4所示，一種生產(chǎn)菲涅爾線聚光太陽能熱電綜合利用系統(tǒng)的專用設備，包 括生產(chǎn)線性菲涅爾平板棱鏡的專用設備，具有擠出機、輥筒壓片機、引離輥和壓花機，所述 的壓花機包括壓花輥6和光輥7，壓花輥6和光輥7之間具有間隙，壓花輥6表面具有與線 性菲涅爾平板棱鏡紋路相互補的紋路。采用壓花機對線性菲涅爾平板棱鏡進行連續(xù)輥壓成 型，大大提高了生產(chǎn)效率，線性菲涅爾平板棱鏡的長度不限，可根據(jù)產(chǎn)品要求進行裁切。以下結(jié)合具體使用介紹本實用新型。GaAs基系電池光電轉(zhuǎn)換率最高，太陽能電池組1上方固定安裝線性菲涅爾平板棱 鏡，太陽能電池組1與線性菲涅爾平板棱鏡之間抽真空處理，減少空氣對流造成的能力損 失。線性菲涅爾平板棱鏡使陽光會聚于太陽能電池組1的接收面，設計線性菲涅爾平板棱 鏡的光學聚光率為4 100倍，太陽能電池組1的接收面的面積等于線性菲涅爾平板棱鏡 的面積除以光學聚光率倍數(shù)，成倍提高太陽能輻射能流密度，使大面積的太陽光通過線性 菲涅爾平板棱鏡會聚到太陽能電池組的接收面。隨著太陽的運動，還設有跟蹤系統(tǒng)，跟蹤系 統(tǒng)的追光傳感器41時刻探測太陽的位置，通過執(zhí)行機構42使太陽能電池組1時刻對著太 陽最強入射位置，處于最佳的接收位置。雖然聚光率的提高可以提高光電轉(zhuǎn)換率，但不可避 免的使太陽能電池組1表面的溫度上升，超過一定溫度將導致光電轉(zhuǎn)換率降低，而且電池 長期在高溫下工作還會因迅速老化而縮短使用壽命，為避免這類情況發(fā)生，在太陽能電池 組1的下方設置熱能收集水箱5，導熱層與太陽能電池組1下表面接觸連接，還具有導熱桿， 導熱桿增加了與冷水的接觸面積，使熱傳遞加快，降溫冷卻的同時回收熱能，產(chǎn)生的熱水可 以用于日常生活。使太陽能電池組1的工作溫度保持在合理的溫度范圍內(nèi)，保證太陽能電 池1的最佳光電轉(zhuǎn)換率，實現(xiàn)對太陽能的電熱聯(lián)用，降低了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的總成本。權利要求1.一種菲涅爾線聚光太陽能熱電綜合利用系統(tǒng)，包括組件箱，組件箱內(nèi)具有至少一組 太陽能電池組⑴和基板O)，基板⑵上開設有用于安裝太陽能電池組⑴的槽孔，每一 組太陽能電池組⑴上方安裝有一個對應的聚光器(3)，其特征在于所述的聚光器(3)為 線性菲涅爾平板棱鏡，所述的線性菲涅爾平板棱鏡一面為平整的光面，另一面為具有菲涅 爾紋路的扁平長方形板，聚光器(3)的菲涅爾紋路使大面積光線通過聚光器C3)會聚到小 面積太陽能電池組(1)的接收面，所述的太陽能電池組(1)接收面與聚光器(3)的聚光帶 的形狀一致；所述的組件箱表面還設置有追蹤太陽方向的跟蹤系統(tǒng)G)，所述的跟蹤系統(tǒng)(4)包括 追光傳感器Gl)和進行太陽能電池組(1)方位調(diào)整的執(zhí)行機構(42)，所述的追光傳感器 (41)與太陽能電池組(1)處于同一平面或平行面；基板( 與組件箱底板之間具有空腔，所述的空腔內(nèi)設有熱能收集水箱(5)，熱能收集 水箱( 的上表面設有導熱層，所述的導熱層與太陽能電池組(1)下表面接觸連接，導熱層 的下方具有導熱桿(53)，熱能收集水箱( 上設有冷水進口(51)、熱水出口(5 和導熱回 路，熱水出口(5 連通儲熱保溫筒，所述的熱能收集水箱(5)的四側(cè)面和底面設有真空保 溫層(54)。
2.如權利要求1所述的菲涅爾線聚光太陽能熱電綜合利用系統(tǒng)，其特征是所述的基 板( 與組件箱底板之間的空腔內(nèi)填充有發(fā)泡材料保溫層(55)。
3.如權利要求1所述的菲涅爾線聚光太陽能熱電綜合利用系統(tǒng)，其特征是所述的線 性菲涅爾平板棱鏡( 采用連續(xù)輥壓成型，所述的線性菲涅爾平板棱鏡的上表面為光面， 下表面上具有菲涅爾紋路，光面上涂覆有增透膜層。
4.如權利要求1所述的菲涅爾線聚光太陽能熱電綜合利用系統(tǒng)，其特征是所述的太 陽能電池組⑴為GaAs基系太陽電池。
5.一種生產(chǎn)權利要求1所述的菲涅爾線聚光太陽能熱電綜合利用系統(tǒng)的專用設備，包 括生產(chǎn)線性菲涅爾平板棱鏡的專用設備，具有擠出機、輥筒壓片機、引離輥和壓花機，其特 征是所述的壓花機包括壓花輥(6)和光輥(7)，壓花輥(6)和光輥(7)之間具有間隙，壓 花輥(6)表面具有與線性菲涅爾平板棱鏡紋路相互補的紋路。
專利摘要本實用新型涉及一種菲涅爾線聚光太陽能熱電綜合利用系統(tǒng)組件及專用設備，聚光器為線性菲涅爾平板棱鏡，線性菲涅爾平板棱鏡一面為平整的光面，另一面為具有菲涅爾紋路的扁平長方形板，聚光器的菲涅爾紋路使大面積光線通過聚光器會聚到小面積太陽能電池組的接收面，太陽能電池組接收面與聚光器的聚光帶的形狀一致；一種生產(chǎn)線性菲涅爾平板棱鏡的設備，壓花輥表面具有與線性菲涅爾平板棱鏡紋路相互補的紋路。本實用新型實現(xiàn)對太陽能的電熱聯(lián)用，降低了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的總成本；實現(xiàn)了棱鏡的連續(xù)化生產(chǎn)，提高工作效率，降低成本。
文檔編號F24J3/00GK201839238SQ20102058628
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權日2010年11月2日
發(fā)明者吳龍平, 李 東, 王琪, 葛偉新 申請人:常州豐盛光電科技股份有限公司