專利名稱：太陽(yáng)能收集器組合件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)案一般來(lái)說(shuō)涉及太陽(yáng)能收集器且更具體來(lái)說(shuō)涉及構(gòu)造、組裝、使用及管理太陽(yáng)能收集器。
背景技術(shù)：
有限的化石能源供應(yīng)及其相關(guān)聯(lián)全球環(huán)境破壞已迫使市場(chǎng)力量使能源及相關(guān)技術(shù)多樣化。一種已受到重大關(guān)注的此類能源是太陽(yáng)能，其采用光伏(PV)技術(shù)將光轉(zhuǎn)換成電。通常，PV產(chǎn)品每?jī)赡瓯慵颖叮詮?002年以來(lái)每年平均增長(zhǎng)48%，從而使其成為世界上增長(zhǎng)最快的能量技術(shù)。截止到2008年年中，累積全球太陽(yáng)能生產(chǎn)能力的估計(jì)值保持至少12，400百萬(wàn)瓦。此種發(fā)電容量的大約90%由并網(wǎng)電系統(tǒng)組成，其中安裝可為地面安裝或構(gòu)建于建筑物的屋頂或墻壁上，稱作建筑物集成式光伏系統(tǒng)(BIPV)。此外，已在太陽(yáng)能面板的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)重大技術(shù)進(jìn)步，所述太陽(yáng)能面板進(jìn)一步伴隨有效率的增加及制造成本的降低。一般來(lái)說(shuō)，建立大規(guī)模太陽(yáng)能收集系統(tǒng)所涉及的主要成本元素為支撐結(jié)構(gòu)的成本，所述支撐結(jié)構(gòu)用來(lái)將陣列的太陽(yáng)能面板安裝于恰當(dāng)位置中以用于接收并轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能。此類布置中的其它復(fù)雜事物涉及PV元件的有效操作。用于將光轉(zhuǎn)換到電能的PV元件經(jīng)常被作為太陽(yáng)能電池應(yīng)用于消費(fèi)者導(dǎo)向產(chǎn)品(例如，桌上型計(jì)算器、手表等)中的小功率電源。此類系統(tǒng)因其作為化石燃料的未來(lái)替代能源的實(shí)際性而越來(lái)越吸引人們的關(guān)注。一般來(lái)說(shuō)，PV元件是采用p-n結(jié)、肖特基(Schottky)結(jié)或半導(dǎo)體的光伏動(dòng)力(光伏壓)的元件，其中硅半導(dǎo)體等吸收光以產(chǎn)生光載流子，例如電子及空穴，且所述光載流子因P-n結(jié)部分的內(nèi)部電場(chǎng)而向外部漂移。一種普通PV元件采用單晶硅及半導(dǎo)體工藝來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，晶體生長(zhǎng)工藝制備價(jià)控制為P型或η型的硅的單晶，其中此種單晶隨后被切割成硅晶圓以實(shí)現(xiàn)所要厚度。此外，可通過(guò)形成不同導(dǎo)電類型的層(例如，價(jià)控制物的擴(kuò)散制成與晶圓的導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類型)來(lái)制備ρ-η結(jié)。除面向消費(fèi)者的產(chǎn)品以外，還針對(duì)各種目的采用太陽(yáng)能收集系統(tǒng)，舉例來(lái)說(shuō)，如效用交互式電力系統(tǒng)、用于遠(yuǎn)程或無(wú)人地點(diǎn)的電源及蜂窩式電話切換地點(diǎn)電源(除其它以外)。太陽(yáng)能收集系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換模塊(例如，PV模塊)陣列可具有從幾千瓦到一百千瓦或更高的功率，此取決于用于形成所述陣列的PV模塊(也稱作太陽(yáng)能面板)的數(shù)目?？稍谝惶熘械拇蟛糠謺r(shí)間暴露于太陽(yáng)下的任何地方安裝所述太陽(yáng)能面板。通常，太陽(yáng)能收集系統(tǒng)包括以行形式布置且安裝于支撐結(jié)構(gòu)上的太陽(yáng)能面板陣列。此類太陽(yáng)能面板可經(jīng)定向以優(yōu)化太陽(yáng)能面板能量輸出以適應(yīng)于特定太陽(yáng)能收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。太陽(yáng)能面板可以固定定向及固定傾斜安裝于固定結(jié)構(gòu)上，或可安裝于追蹤結(jié)構(gòu)上，所述追蹤結(jié)構(gòu)隨著太陽(yáng)在白天移動(dòng)跨越天空且隨著太陽(yáng)在一年中在天空中移動(dòng)而將所述太陽(yáng)能面板朝向太陽(yáng)對(duì)齊。然而，控制光伏電池的溫度對(duì)于此類系統(tǒng)的操作仍是關(guān)鍵的，且相關(guān)聯(lián)的可縮放性仍是富有挑戰(zhàn)的任務(wù)。共同近似值得出PV電池每上升1°C通常丟失約0.3%的電力的結(jié)論。太陽(yáng)能技術(shù)通常實(shí)施于一系列太陽(yáng)能(光伏)電池或電池面板中，所述太陽(yáng)能電池或電池面板接收日光且將日光轉(zhuǎn)換成電，電隨后可被饋入于電力網(wǎng)中。已在太陽(yáng)能面板的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)重大進(jìn)步，其已有效地增加效率同時(shí)降低其制造成本。隨著研發(fā)出效率更高的太陽(yáng)能電池，電池的大小減小，從而導(dǎo)致采用太陽(yáng)能面板來(lái)提供替代逐漸減少且高度需求的非再生源的具競(jìng)爭(zhēng)性可再生能量的實(shí)際性增加。為此，可部署太陽(yáng)能收集系統(tǒng)以將太陽(yáng)能饋入于電力網(wǎng)中。通常，太陽(yáng)能收集系統(tǒng)包括布置成行且安裝于支撐結(jié)構(gòu)上的太陽(yáng)能面板陣列。此類太陽(yáng)能面板可經(jīng)定向以優(yōu)化太陽(yáng)能面板能量輸出以適應(yīng)于特定太陽(yáng)能收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。太陽(yáng)能面板可以固定定向及固定傾斜安裝于固定結(jié)構(gòu)上，或可安裝于移動(dòng)結(jié)構(gòu)上以朝向太陽(yáng)對(duì)齊所述太陽(yáng)能面板，因?yàn)榍‘?dāng)?shù)囟ㄏ蛩雒姘鍋?lái)接收最大太陽(yáng)能輻射將產(chǎn)生增加的能量產(chǎn)生。已研發(fā)一些自動(dòng)化追蹤系統(tǒng)以單獨(dú)基于時(shí)間及日期使面板朝向太陽(yáng)指向，因?yàn)榭稍谀撤N程度上根據(jù)這些度量預(yù)測(cè)出太陽(yáng)位置；然而，此不提供最佳對(duì)準(zhǔn)，因?yàn)樘?yáng)位置可從其所計(jì)算位置精細(xì)地改變。其它方法包括感測(cè)光且相應(yīng)地朝向所述光對(duì)齊太陽(yáng)能面板。這些技術(shù)通常采用陰影掩模，使得當(dāng)太陽(yáng)在檢測(cè)器的軸上時(shí)，電池的被遮蔽區(qū)域與被直接照射的區(qū)域大小相等。然而，此類技術(shù)檢測(cè)除直射日光以外的從許多源產(chǎn)生的光，例如來(lái)自云、激光等的反射。對(duì)于將光聚集于具有光伏電池的接收器中以用于發(fā)電或熱量收集的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，拋物面反射器用于實(shí)現(xiàn)光聚集的技術(shù)。有時(shí)通過(guò)將玻璃、塑料或金屬預(yù)成形或模制為拋物面形狀來(lái)制造拋物面反射器(形成為一個(gè)維度或兩個(gè)維度)，此可為昂貴的。替代方法是形成半拋物面反射器，所述反射器附接到由彎曲鋁管或其它類似結(jié)構(gòu)制成的框架。在這些及其它常規(guī)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性限制大規(guī)模生產(chǎn)及將設(shè)計(jì)組裝為太陽(yáng)能收集器的方便性。在許多情況下，需要起重機(jī)來(lái)組裝所述結(jié)構(gòu)，且因此所述組合件成本較高。同樣，在現(xiàn)場(chǎng)，反射鏡的對(duì)準(zhǔn)可為困難的。此外，可難以維護(hù)及維修所述組合件本身。拋物面反射器通常用于實(shí)現(xiàn)光聚集。為產(chǎn)生電或熱量，拋物面反射器通常將光聚焦于可局部化(例如，焦點(diǎn))或擴(kuò)展(例如，焦點(diǎn)線)的焦點(diǎn)區(qū)域或軌跡中。然而，大多數(shù)反射器設(shè)計(jì)具有阻礙可大規(guī)模生產(chǎn)性及將設(shè)計(jì)組裝為用于能量轉(zhuǎn)換的太陽(yáng)能收集器的方便性的實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。此外，結(jié)構(gòu)復(fù)雜性通常使反射元件(例如，反射鏡)的對(duì)準(zhǔn)以及所部署聚集器的安裝及維修或維護(hù)變復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
下文呈現(xiàn)本發(fā)明的簡(jiǎn)化概述以提供對(duì)本發(fā)明的一些方面的基本理解。此概述并非是對(duì)本發(fā)明的窮盡性概括。其并非打算識(shí)別本發(fā)明的主要/關(guān)鍵要素或刻畫(huà)本發(fā)明的范圍。其唯一目的是以簡(jiǎn)化形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念來(lái)作為稍后呈現(xiàn)的更詳細(xì)說(shuō)明的前序。本文中所揭示及請(qǐng)求的本發(fā)明在其一個(gè)方面中包含一種用于測(cè)試、評(píng)價(jià)及診斷太陽(yáng)能聚集器光學(xué)器件的質(zhì)量的系統(tǒng)(及對(duì)應(yīng)的方法)。實(shí)質(zhì)上，本發(fā)明揭示用于通過(guò)將經(jīng)調(diào)制激光輻射發(fā)射到光伏(PV)電池的位置上(或其附近)來(lái)評(píng)價(jià)太陽(yáng)能收集器的性能及質(zhì)量的機(jī)制。在一個(gè)實(shí)例中，此發(fā)射將處于(或大致接近)真正拋物面反射器的拋物面的焦點(diǎn)處。本發(fā)明揭示以距源(例如，太陽(yáng)能收集器或圓盤(pán))的兩個(gè)距離來(lái)定位兩個(gè)接收器。這些接收器用于收集可與標(biāo)準(zhǔn)或其它閾值進(jìn)行比較的經(jīng)調(diào)制光。換句話說(shuō)，所接收光的強(qiáng)度可與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或某個(gè)其它預(yù)編程或推斷的值進(jìn)行比較。相應(yīng)地，可從所述比較的結(jié)果中得出與性能相關(guān)的結(jié)論。在其它方面中，如果期望增強(qiáng)由所述接收器所觀測(cè)的結(jié)果，那么可調(diào)整所述光學(xué)器件的性能。舉例來(lái)說(shuō)，可采用機(jī)械機(jī)構(gòu)(例如，電機(jī)及控制器)來(lái)自動(dòng)“調(diào)諧”或“微調(diào)”所述收集器(或一子組的所述收集器)以便實(shí)現(xiàn)可接受或所要性能。在太陽(yáng)能收集系統(tǒng)中安裝太陽(yáng)能陣列的常規(guī)方法涉及使所述陣列從支撐結(jié)構(gòu)偏移地安裝。然而，在所述陣列追蹤太陽(yáng)期間，可使用較大功率的電機(jī)來(lái)克服所述陣列的位移的重心的作用，因此降低所述系統(tǒng)的效率。
通過(guò)所揭示的標(biāo)的物，揭示一種陣列，使得所述陣列安裝于支撐結(jié)構(gòu)的平面中，從而允許維持所述陣列的重心圍繞所述支撐結(jié)構(gòu)的軸。與常規(guī)系統(tǒng)相比，可利用較小電機(jī)來(lái)定位所述陣列，因?yàn)槭刮灰频闹匦牡淖饔米钚　４送?，可使所述陣列繞所述支撐結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，從而允許將所述陣列置于安全位置中以防止對(duì)組成所述陣列的組件的破壞，例如光伏電池、反射鏡等。所述陣列還可經(jīng)定位以促進(jìn)維修及安裝的方便性。提供可優(yōu)于其它光源檢測(cè)到直射日光的太陽(yáng)追蹤位置。在此方面，可將太陽(yáng)能電池大致直接聚集于產(chǎn)生高能量效率的日光上。特定來(lái)說(shuō)，光分析器可在日光追蹤器內(nèi)共同操作，其中每一分析器可接收多個(gè)光源中的一者?？僧a(chǎn)生來(lái)自所述分析器的所得光信號(hào)且可將其進(jìn)行比較以確定所述光是否是直射日光；在此方面，可忽略確定為不是直射日光的源。在一個(gè)實(shí)例中，所述光分析器可包含偏振器、光譜濾波器、球透鏡及/或象限單元(quadrant cell)以實(shí)行此目的。此外，舉例來(lái)說(shuō)，可提供放大器來(lái)輸送所得光信號(hào)用于其處理。根據(jù)實(shí)例，可在給定日光追蹤器中配置多個(gè)光分析器。舉例來(lái)說(shuō)，可利用所述光分析器的偏振器來(lái)確保原始光源的實(shí)質(zhì)非偏振(就像直射日光的情況)。在實(shí)例中，可利用光分析器的光譜濾波器來(lái)阻擋某些光波長(zhǎng)，從而允許由日光利用的范圍。此外，可利用球透鏡及象限單元配置來(lái)確定光的準(zhǔn)直性質(zhì)以進(jìn)一步識(shí)別直射日光以及校正軸的對(duì)準(zhǔn)以接收大量直射日光。除其它以外，可收集并比較來(lái)自每一光分析器的所得光信號(hào)以確定所述光源是否是直射日光。在一個(gè)其中確定所述光為直射日光的實(shí)例中，可根據(jù)光穿過(guò)球透鏡及在象限單元上的位置來(lái)自動(dòng)調(diào)整太陽(yáng)能面板的位置，使得日光與所述象限單元的軸最佳地對(duì)準(zhǔn)。在常規(guī)操作中，可通過(guò)使用編碼器來(lái)定位太陽(yáng)能聚集器?？梢曰跁r(shí)間及日期的太陽(yáng)能位置估計(jì)值來(lái)編程所述編碼器；可搜集時(shí)間及日期且可基于所述所搜集的信息來(lái)確定所述聚集器的適當(dāng)位置。然而，如果太陽(yáng)能聚集器配置被故意移動(dòng)、移動(dòng)因自然事件而發(fā)生等，那么所述編碼器在不重新編程的情況下可變得較不準(zhǔn)確。通過(guò)所揭示的發(fā)明，可計(jì)算相對(duì)于重力施加于太陽(yáng)能聚集器上的力的測(cè)量且可將所述測(cè)量用于放置所述太陽(yáng)能聚集器?？稍谒鰷y(cè)量與所要值之間作出比較以確定將所述太陽(yáng)能聚集器放置于何處。相應(yīng)地，可產(chǎn)生移動(dòng)接收器的指令且將所述指令傳送到電機(jī)系統(tǒng)。關(guān)于一個(gè)實(shí)施例，可將對(duì)傾角計(jì)牢固地附接到太陽(yáng)能圓盤(pán)，以便可測(cè)量所述圓盤(pán)相對(duì)于重力所指向的角度。此外，結(jié)合簡(jiǎn)化太陽(yáng)能收集器的生產(chǎn)、運(yùn)輸、組裝及維修來(lái)描述各個(gè)方面。所揭示的方面涉及一種生產(chǎn)太陽(yáng)能收集器及易于組裝的太陽(yáng)能收集器組合件的便宜且簡(jiǎn)化的方式。此外，本文中所揭示的若干方面允許以模塊化及/或部分組裝的狀態(tài)便宜地運(yùn)輸大量圓盤(pán)(例如，太陽(yáng)能組合件)?！獋€(gè)或一個(gè)以上方面涉及將反射鏡形成為拋物面形狀、將其固持到位及組裝的方式。在反射鏡翼板組合件之間維持間距以減輕風(fēng)力在大風(fēng)(例如，暴風(fēng))周期期間可對(duì)收集器產(chǎn)生的作用?？梢栽试S一些靈活性從而使得所述單元響應(yīng)于風(fēng)力輕微移動(dòng)的方式將所述反射鏡翼板組合件安裝到骨干。然而，所述單元保持剛度以將日光的焦點(diǎn)維持于接收器上。根據(jù)一些方面，可將所述反射鏡翼板組合件布置為槽設(shè)計(jì)。此外，極座架在重心處或重心附近的定位允許移動(dòng)收集器以便于維護(hù)、存儲(chǔ)等。
本發(fā)明的另一方面供應(yīng)一種太陽(yáng)能聚集器系統(tǒng)，所述太陽(yáng)能聚集器系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)(例如，實(shí)時(shí)地)來(lái)自其的熱量耗散的熱量調(diào)節(jié)組合件。此種太陽(yáng)能聚集器系統(tǒng)可包括光伏(PV)電池的模塊化布置，其中所述熱量調(diào)節(jié)組合件可從熱點(diǎn)區(qū)域移除所產(chǎn)生的熱量以將PV電池的所述模塊化布置的溫度梯度維持在預(yù)定等級(jí)內(nèi)。在一個(gè)方面中，此種熱量調(diào)節(jié)組合件可采用散熱片布置的形式，其包括待表面安裝到光伏電池的所述模塊化布置的背側(cè)的多個(gè)散熱片，其中每一散熱片可進(jìn)一步包括大致垂直于所述背側(cè)延伸的多個(gè)鰭狀物。所述鰭狀物可擴(kuò)大散熱片的表面面積以增加與冷卻介質(zhì)(例如，空氣、例如水等冷卻流體)的接觸，所述冷卻介質(zhì)用來(lái)從所述鰭狀物及/或光伏電池耗散熱量。因此，可經(jīng)由散熱片傳導(dǎo)來(lái)自光伏電池的熱量且將所述熱量傳導(dǎo)到周?chē)鋮s介質(zhì)中。此外，所述散熱片可具有相對(duì)于光伏電池的大致小的形式因子，以實(shí)現(xiàn)在光伏電池的模塊化布置的整個(gè)背側(cè)的有效分布。在一個(gè)方面中，可經(jīng)由熱傳導(dǎo)路徑(例如，金屬層)將來(lái)自光伏電池的熱量傳導(dǎo)到散熱片以減輕散熱片到光伏電池的直接物理或熱傳導(dǎo)。此布置提供用于PV模塊化布置的恰當(dāng)操作的可縮放解決方案。在相關(guān)方面中，可將所述散熱片可定位于各種平面或三維布置中以便監(jiān)視、調(diào)節(jié)且全面地管理離開(kāi)光伏電池的熱量流動(dòng)。此外，每一散熱片可進(jìn)一步采用熱/電結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)可具有螺旋、扭轉(zhuǎn)、盤(pán)旋、迷宮形狀或于一個(gè)部分中具有線的較密集圖案分布且于其它部分中具有線的相對(duì)較不密集的圖案分布的其它結(jié)構(gòu)形狀。舉例來(lái)說(shuō)，此類結(jié)構(gòu)的一個(gè)部分可由提供相對(duì)高的各向同性傳導(dǎo)率的材料形成且另一部分可由在另一方向上提供高熱傳導(dǎo)率的材料形成。相應(yīng)地，熱量調(diào)節(jié)組合件的每一熱/電結(jié)構(gòu)提供熱量傳導(dǎo)路徑，所述熱量傳導(dǎo)路徑可耗散來(lái)自熱點(diǎn)的熱量且使其進(jìn)入熱量調(diào)節(jié)裝置的各種熱量傳導(dǎo)層或相關(guān)聯(lián)散熱片。本發(fā)明的另一方面提供一種熱量調(diào)節(jié)裝置，所述熱量調(diào)節(jié)裝置具有可保持與模塊化光伏布置的熱點(diǎn)區(qū)的直接接觸的基礎(chǔ)板或支承板。所述基礎(chǔ)板可包括熱量促進(jìn)區(qū)段及主基礎(chǔ)板區(qū)段。所述熱量促進(jìn)區(qū)段促進(jìn)熱量在模塊化光伏布置與熱量調(diào)節(jié)裝置之間的轉(zhuǎn)移。所述主基礎(chǔ)板區(qū)段可進(jìn)一步包括嵌入內(nèi)部的熱結(jié)構(gòu)。此準(zhǔn)許從光伏電池產(chǎn)生的熱量初始經(jīng)由所述整個(gè)主基礎(chǔ)板區(qū)段擴(kuò)散或散布且隨后進(jìn)入熱結(jié)構(gòu)伸展組合件，其中此種伸展組合件可連接到散熱片。根據(jù)再一方面，熱結(jié)構(gòu)組合件可連接以形成網(wǎng)絡(luò)，其中其操作受控制器控制。響應(yīng)于從所述系統(tǒng)(例如，傳感器、熱/電結(jié)構(gòu)組合件等)搜集的數(shù)據(jù)，所述控制器確定釋放冷卻介質(zhì)以與熱結(jié)構(gòu)交互的量及速度(例如，以從光伏電池中帶走熱量，以便消除熱點(diǎn)并在光伏電池的模塊化布置中實(shí)現(xiàn)更均勻的溫度梯度)。舉例來(lái)說(shuō)，基于所收集的測(cè)量，微處理器調(diào)節(jié)閥的操作以將溫度維持于預(yù)定范圍內(nèi)(例如，從貯水池供應(yīng)的充當(dāng)冷卻劑的水流過(guò)所述PV電池)。此外，所述系統(tǒng)可并入有各種傳感器以評(píng)估恰當(dāng)操作(例如，系統(tǒng)的健康)且診斷快速維修的問(wèn)題。在一個(gè)方面中，在退出熱量調(diào)節(jié)裝置及/或光伏電池后，冷卻劑可即刻進(jìn)入文丘里管(Venturi tube)，其中壓力傳感器使得能夠測(cè)量其流量。此通過(guò)控制系統(tǒng)的微處理器進(jìn)一步使得能夠檢驗(yàn)以下各項(xiàng):流量設(shè)定、冷卻劑量、流動(dòng)障礙等。在相關(guān)方面中，所述太陽(yáng)能聚集器系統(tǒng)可進(jìn)一步包括太陽(yáng)能熱源(solarthermals)-其中本發(fā)明的熱量調(diào)節(jié)組合件也可實(shí)施為此種產(chǎn)生電能及熱能兩者的混合系統(tǒng)的一部分，以促進(jìn)優(yōu)化能量輸出。換句話說(shuō)，在用于在PV電池的冷卻過(guò)程期間冷卻所述PV電池的介質(zhì)中所累積的熱能隨后可用作經(jīng)預(yù)加熱介質(zhì)或用于熱產(chǎn)生(例如，供應(yīng)到消費(fèi)者-例如熱負(fù)荷)。本發(fā)明的控制器也可主動(dòng)管理(例如，實(shí)時(shí)地)熱能與PV效率之間的折衷，其中閥的控制網(wǎng)絡(luò)可調(diào)節(jié)冷卻劑介質(zhì)穿過(guò)每一太陽(yáng)能聚集器的流動(dòng)。所述熱量調(diào)節(jié)組合件可采用導(dǎo)管網(wǎng)絡(luò)的形式，例如用于在整個(gè)太陽(yáng)能聚集器網(wǎng)中導(dǎo)引冷卻介質(zhì)(例如，經(jīng)加壓及/或自由流動(dòng))的管線?？刂平M件可基于傳感器數(shù)據(jù)(例如，整個(gè)系統(tǒng)中溫度、壓力、流量、流體速度等的測(cè)量)來(lái)調(diào)節(jié)(例如，自動(dòng)地)閥的操作。此外，本發(fā)明提供用于在用于能量轉(zhuǎn)換的太陽(yáng)能聚集器中組裝并利用低成本、可大規(guī)模生產(chǎn)的拋物面反射器的系統(tǒng)及方法。通過(guò)以平坦反射材料開(kāi)始來(lái)組裝拋物面反射器，所述材料經(jīng)由一組附加于支撐梁中的支撐肋彎曲為拋物面或貫穿形狀。所述拋物面反射器在各個(gè)面板或陣列中安裝于支撐框架上以形成拋物面太陽(yáng)能聚集器。每一拋物面反射器以線段圖案聚焦光?？墒菇?jīng)由所述拋物面太陽(yáng)能聚集器聚焦于接收器上的光束圖案優(yōu)化以取得預(yù)定性能。所述接收器附接到所述支撐框架，與所述拋物面反射器陣列相對(duì)，且包括光伏(PV)模塊及熱量收獲元件或組件。為增加或保持所述拋物面太陽(yáng)能聚集器的所要性能，所述PV模塊可通過(guò)為單片式(舉例來(lái)說(shuō))且展現(xiàn)優(yōu)先定向的PV電池的充足布置來(lái)配置，以有利地利用光束圖案優(yōu)化，而不管所述圖案中的不規(guī)則性。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種太陽(yáng)能聚集器，其包含:多個(gè)拋物面反射器陣列，其中每一拋物面反射器包含經(jīng)由附接到骨干梁的一組支撐肋彎折成槽形狀的反射元件；一個(gè)或一個(gè)以上接收器，其從所述多個(gè)拋物面反射器陣列收集光，所述收集器包含用于能量轉(zhuǎn)換的光伏模塊或熱能收獲系統(tǒng)中的至少一者；以及調(diào)整系統(tǒng)，其用以優(yōu)化從所述多個(gè)拋物面反射器陣列收集光的所述一個(gè)或一個(gè)以上接收器中的每一者中的所收集光的圖案的光強(qiáng)度分布以使所述太陽(yáng)能聚集器的性能度量最大，其中所述性能度量為電能產(chǎn)生或熱能產(chǎn)生中的至少一者。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的太陽(yáng)能聚集器，其中所述光伏模塊包含一組光伏電池群集，其經(jīng)布置以最佳地利用所述所收集的光，所述組群集中的所述光伏電池包括結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池、結(jié)晶鍺太陽(yáng)能電池、基于III到V族半導(dǎo)體的太陽(yáng)能電池、基于銅鎵硒的太陽(yáng)能電池、基于銅銦硒的太陽(yáng)能電池、非晶硅電池、薄膜串接太陽(yáng)能電池、三結(jié)太陽(yáng)能電池或納米結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池中的至少一者。前述的太陽(yáng)能聚集器，其中所述組光伏電池群集中的每一光伏電池為單片式且沿垂直于含有所述光伏模塊的平面的特定軸而定向。前述的太陽(yáng)能聚集器，其中所述組光伏電池群集中的每一群集包含以串聯(lián)連接電耦合的一個(gè)或一個(gè)以上行的多個(gè)光伏電池。前述的太陽(yáng)能聚集器，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上行的所述多個(gè)光伏電池中的至少一者包含電流匹配的光伏有源元件，其中所述光伏有源元件是至少部分地基于在模擬的操作現(xiàn)場(chǎng)條件下在測(cè)試設(shè)施中進(jìn)行的性能表征而電流匹配的。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種用以組裝太陽(yáng)能收集器的方法，所述方法包含:通過(guò)經(jīng)由附接到骨干梁的一組支撐肋將平坦反射材料的一部分彎曲成槽形狀來(lái)組裝拋物面反射器；將多個(gè)經(jīng)組裝拋物面反射器陣列安裝于支撐框架中；調(diào)整所述多個(gè)陣列中的每一拋物面反射器的位置以優(yōu)化收集于接收器上的光束圖案，其中所述調(diào)整動(dòng)作包括自動(dòng)追蹤每一拋物面反射器的所述位置以使所述所收集光束的圖案的波動(dòng)最小；以及根據(jù)所述接收器中的所聚集光的圖案而在所述接收器上配置光伏模塊。前述的用以組裝太陽(yáng)能收集器的方法，其進(jìn)一步包含在所述接收器上安裝熱收獲裝置以收集通過(guò)光收集所產(chǎn)生的熱量。前述的用以組裝太陽(yáng)能收集器的方法，自動(dòng)追蹤每一拋物面反射器的所述位置以使所述所收集光束的圖案的波動(dòng)最小包含以下各項(xiàng)中的至少一者:通過(guò)測(cè)量或接入到本地或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)收集數(shù)據(jù)；致動(dòng)電機(jī)以調(diào)整所述太陽(yáng)能收集器中的元件的位置；或報(bào)告所述太陽(yáng)能收集器的狀況。前述的用以組裝太陽(yáng)能收集器的方法，根據(jù)所述接收器中的所聚集光的圖案而在所述接收器上配置光伏模塊進(jìn)一步包含在全異單元群集中的所述光伏模塊中布置一組光伏電池以便增加所述組光伏電池對(duì)所收集光的暴露。前述的用以組裝太陽(yáng)能收集器的方法，其中所述全異單元群集包含以串聯(lián)連接電耦合的一個(gè)或一個(gè)以上行的多個(gè)光伏電池。為實(shí)現(xiàn)上述及相關(guān)目的，本文結(jié)合以下說(shuō)明及附圖描述本發(fā)明的某些說(shuō)明性方面。然而，這些方面僅表示可利用本發(fā)明的原理的各種方式中的幾種方式且本發(fā)明既定包括所有此類方面及其等效物。結(jié)合圖式考慮本發(fā)明的以下詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)及新穎特征將變得顯而易見(jiàn)。


圖1A及圖1B分別圖解說(shuō)明根據(jù)本申請(qǐng)案中所揭示的方面的實(shí)例性拋物面太陽(yáng)能聚集器及所聚焦光束的圖表。圖2圖解說(shuō)明根據(jù)本文中所描述的方面的實(shí)例性構(gòu)成反射器，其在本文中稱為太陽(yáng)能翼板組合件。圖3A及圖3B圖解說(shuō)明根據(jù)本文中所描述的方面構(gòu)成太陽(yáng)能反射器附接到太陽(yáng)能聚集器中的主支撐梁的位置。圖4A到圖4B分別圖解說(shuō)明根據(jù)本文中所描述的方面的實(shí)例性單接收器配置及實(shí)例性雙接收器布置。圖5圖解說(shuō)明根據(jù)本文中所描述的方面聚焦于接收器上的所收集光束的“蝴蝶
結(jié)”失真。圖6是根據(jù)本說(shuō)明書(shū)中所揭示的方面可在太陽(yáng)能聚集器的部署之前被校正或可在經(jīng)排程維修會(huì)話期間被調(diào)整的典型輕微失真的圖表。圖7圖解說(shuō)明根據(jù)一方面的經(jīng)調(diào)整所聚焦光束圖案的圖表。圖8是根據(jù)本文中所描述的方面用于能量轉(zhuǎn)換的太陽(yáng)能收集器中的接收器的圖表。圖9A到圖9B圖解說(shuō)明根據(jù)本文中所描述的方面的接收器的圖表。圖10是根據(jù)本文中所描述的方面聚焦于接收器上的光束圖案的再現(xiàn)。圖1lA到圖1lB顯示根據(jù)本文中所描述的方面的PV模塊的實(shí)例性實(shí)施例。圖12顯示根據(jù)本發(fā)明的方面可以機(jī)械方式耦合到PV模塊以從那里抽取熱量的通道化熱量收集器的實(shí)施例。圖13A到圖13C圖解說(shuō)明根據(jù)本文中所描述的方面有源PV元件通過(guò)經(jīng)由拋物面太陽(yáng)能聚集器的日光收集的照射的實(shí)例性情景。圖14是根據(jù)本說(shuō)明書(shū)中所揭示的方面拋物面聚集器的光束分布的計(jì)算機(jī)模擬的繪圖。圖15A到圖15C圖解說(shuō)明根據(jù)本文中所描述的方面的PV電池的集群配置的實(shí)例。圖16A到圖16B圖解說(shuō)明根據(jù)本文中所描述的方面使得能夠被動(dòng)校正所聚焦束光圖案的改變的PV電池的兩個(gè)實(shí)例性集群配置。圖16C顯示根據(jù)本文中所描述的方面的用于所產(chǎn)生電流的收集的實(shí)例性配置。圖17是根據(jù)本文中所描述的方面使得能夠調(diào)整太陽(yáng)能收集器或其反射器面板的位置以使所述太陽(yáng)能收集器的性能度量最大的實(shí)例性追蹤系統(tǒng)的框圖。圖18A到圖18B代表根據(jù)本文中所描述的方面利用寬廣收集器的日光接收器的實(shí)施例的全異視圖。圖19顯示根據(jù)本文中所描述的方面利用寬廣收集器的日光接收器的實(shí)例性替代或額外實(shí)施例。圖20圖解說(shuō)明因?qū)拸V-收集器接收器中的反射導(dǎo)向器的內(nèi)表面上的多個(gè)反射而導(dǎo)致的入射于PV模塊的表面上的光的射線跟蹤模擬。圖21呈現(xiàn)在具有附接到其的反射導(dǎo)向器的寬廣-收集器接收器中的PV模塊處收集的光的模擬圖像。圖22呈現(xiàn)根據(jù)本文中所描述的方面用于利用拋物面反射器來(lái)聚集光以用于能量轉(zhuǎn)換的實(shí)例性方法的流程圖。圖23是根據(jù)本文中所描述的方面用以調(diào)整太陽(yáng)能聚集器的位置以實(shí)現(xiàn)預(yù)定性能的實(shí)例性方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照?qǐng)D式來(lái)描述本發(fā)明，其中在所有圖式中使用相同的參考編號(hào)來(lái)指代相同的元件。出于解釋的目的，在以下說(shuō)明中，列舉了大量具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而，可顯而易見(jiàn)，無(wú)需使用這些具體細(xì)節(jié)便可實(shí)踐本發(fā)明。在其它實(shí)例中，以框圖形式顯示眾所周知的結(jié)構(gòu)及裝置，以促進(jìn)描述本發(fā)明。本申請(qǐng)案中所用術(shù)語(yǔ)“組件”、“系統(tǒng)”、“模塊”、“接口”、“平臺(tái)”、“層”、“節(jié)點(diǎn)”、“選擇
器”既定指代與計(jì)算機(jī)相關(guān)的實(shí)體，其可為硬件、硬件與軟件的組合、軟件，或可為執(zhí)行中的軟件。舉例來(lái)說(shuō)，組件可為(但不限于)在處理器上運(yùn)行的過(guò)程、處理器、對(duì)象、可執(zhí)行文件、執(zhí)行線程、程序及/或計(jì)算機(jī)。通過(guò)例示的方式，運(yùn)行于服務(wù)器上的應(yīng)用程序及所述服務(wù)器均可為組件。一個(gè)或一個(gè)以上組件可駐存于過(guò)程及/或執(zhí)行線程內(nèi)，且組件可局部化于一個(gè)計(jì)算機(jī)上及/或分布于兩個(gè)或兩個(gè)以上計(jì)算機(jī)之間。此外，這些組件可從其上存儲(chǔ)有各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的各種計(jì)算機(jī)可讀媒體執(zhí)行。所述組件可(例如)根據(jù)具有一個(gè)或一個(gè)以上數(shù)據(jù)包(例如，來(lái)自一個(gè)與本地系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)中的另一組件交互及/或跨越網(wǎng)絡(luò)(例如，因特網(wǎng))經(jīng)由所述信號(hào)與其它系統(tǒng)交互的組件的數(shù)據(jù))的信號(hào)經(jīng)由本地及/或遠(yuǎn)程過(guò)程進(jìn)行通信。作為另一實(shí)例，組件可為具有由機(jī)械部件提供的特定功能性的設(shè)備，所述機(jī)械部件由電或電子電路操作，所述電或電子電路由由處理器執(zhí)行的軟件或固件應(yīng)用程序操作，其中所述處理器可在所述設(shè)備內(nèi)部或在所述設(shè)備外部且執(zhí)行所述軟件或固件應(yīng)用程序的至少一部分。作為再一實(shí)例，組件可為在無(wú)機(jī)械部件的情況下通過(guò)電子組件提供特定功能性的設(shè)備，所述電子組件其中可包括處理器以執(zhí)行至少部分地賦予所述電子組件的功能性的軟件或固件。作為又一實(shí)例，接口可包括輸入/輸出(I/o)組件以及相關(guān)聯(lián)處理器、應(yīng)用程序或應(yīng)用編程接口(API)組件。另外，術(shù)語(yǔ)“或”既定意指包括性“或”而非排它性“或”。也就是說(shuō)，“X采用A或B”既定意指所述自然包括性排列中的任一者，除非另有規(guī)定或從上下文中明顯看出。也就是說(shuō)，如果X采用A，X采用B，或X采用A及B兩者，那么在上述實(shí)例中任一者的情況下均滿足“X采用A或B”。此外，本說(shuō)明書(shū)及附圖中所用冠詞“一(a)”及“一(an)”通常應(yīng)解釋為意指“一個(gè)或一個(gè)以上”，除非另有規(guī)定或根據(jù)上下文明顯是指單數(shù)形式。本文中所用術(shù)語(yǔ)“推斷(infer)”或“推斷(inference)”通常是指根據(jù)通過(guò)事件及/或數(shù)據(jù)所捕獲的一組觀測(cè)值來(lái)推出或推斷系統(tǒng)、環(huán)境及/或用戶的狀態(tài)的過(guò)程。舉例來(lái)說(shuō)，推斷可被用來(lái)識(shí)別特定上下文或動(dòng)作，或可產(chǎn)生狀態(tài)的概率分布。所述推斷可為概率性的-也就是說(shuō)，基于對(duì)數(shù)據(jù)及事件的考慮來(lái)計(jì)算所關(guān)心狀態(tài)的概率分布。推斷還可指用于從一組事件及/或數(shù)據(jù)構(gòu)成更高級(jí)事件的技術(shù)。此種推斷導(dǎo)致從一組所觀測(cè)事件及/或所存儲(chǔ)事件數(shù)據(jù)構(gòu)造出新事件或動(dòng)作，無(wú)論所述事件是否以時(shí)間上緊鄰的形式相干，且無(wú)論所述事件及數(shù)據(jù)是來(lái)自一個(gè)還是來(lái)自數(shù)個(gè)事件及數(shù)據(jù)源。產(chǎn)生太陽(yáng)能電力所需的大部分資金成本是在用于光伏(PV)電池或光伏池的硅中。然而，現(xiàn)在以1000個(gè)太陽(yáng)聚光操作的合適光伏電池可用，可通過(guò)將日光聚集于相對(duì)小面積的硅上來(lái)降低此成本。為成功實(shí)現(xiàn)此目的，反射材料(例如，反射鏡)必須表現(xiàn)得的確非常好。在大多數(shù)應(yīng)用中，由于最經(jīng)常在現(xiàn)場(chǎng)組裝聚集器，因此此要求甚至更加苛刻。因此，本發(fā)明揭示可準(zhǔn)許聚集器光學(xué)器件的質(zhì)量的快速評(píng)價(jià)且在出現(xiàn)不可接受的性能的情況下還提供診斷的方法及裝置(組件)。另外，本發(fā)明使得能夠調(diào)諧聚集器以實(shí)現(xiàn)最佳或可接受的性能標(biāo)準(zhǔn)。圖1A圖解說(shuō)明實(shí)例性拋物面太陽(yáng)能聚集器7100的圖表。實(shí)例性太陽(yáng)能聚集器7100包括反射器7135的四個(gè)面板7130i到71304，所述面板將光束聚焦于兩個(gè)接收器7120ι到7202上-面板713(^及71303將光聚焦于接收器712(^上，且面板71302及71304將光聚焦于接收器71202上。接收器7120i及71202兩者均可收集用于產(chǎn)生電或電力的日光；然而，在替代或額外配置中，接收器〖^(^可用于熱能收獲，而接收器71202可用于電力產(chǎn)生。反射器7135附接(例如，栓接、軟焊)到作為支撐結(jié)構(gòu)的一部分的主支撐件梁7135，所述支撐結(jié)構(gòu)包括桅桿7118、支撐接收器7120i及1202的梁7130及減輕面板713(^到71304在主梁7115上的負(fù)荷的桁架7125 (例如 ，單柱桁架)。桁架接點(diǎn)的位置取決于面板7130i到71304的負(fù)荷。實(shí)例性太陽(yáng)能聚集器7100中的支撐結(jié)構(gòu)可由給所述聚集器提供持久支撐及完整性的大致任一材料(例如，金屬、碳纖維)制造。反射器7135可相同或大致相同；然而，在一個(gè)或一個(gè)以上替代或額外實(shí)施例中，反射器7135大小可不同。在一方面中，可采用不同大小的反射器7135來(lái)產(chǎn)生所收集光的具有特定特性(例如，特定均勻性等級(jí))的聚焦光束圖案。
反射器7135包括面向所述接收器的反射元件及支撐結(jié)構(gòu)(下文將結(jié)合圖2加以描述)。反射元件是可靠、不昂貴且容易購(gòu)得的平坦反射材料(例如，反射鏡)，其在縱向方向上彎折成拋物面形狀或貫穿形區(qū)段且在橫向方向上維持平坦以形成拋物面反射器。因此，反射器7135將光聚焦于接收器7120中的焦點(diǎn)線上。應(yīng)了解，即使在實(shí)例性太陽(yáng)能聚集器7100中圖解說(shuō)明特定數(shù)目(7)的反射器7135，但在每一面板7130i到71304中可采用更大或更小數(shù)目的反射器。同樣，可如本說(shuō)明書(shū)中所描述在太陽(yáng)能聚集器中利用反射器面板或陣列7130與接收器7120的任一實(shí)質(zhì)組合。此種組合可包括一個(gè)或一個(gè)以上接收器。另外，應(yīng)了解，可在反射器7135背部涂覆保護(hù)元素，例如塑料泡沫等以在實(shí)例性太陽(yáng)能聚集器7100在惡劣或不利天氣操作下采用安全或維護(hù)位置(例如，通過(guò)繞主支撐梁7115的旋轉(zhuǎn))且暴露面板7130λ的背部(其中1=1，2，3，4)時(shí)促進(jìn)所述元素的完整性(舉例來(lái)說(shuō))。應(yīng)進(jìn)一步了解，實(shí)例性太陽(yáng)能收集器7100為可易于大規(guī)模生產(chǎn)且分段運(yùn)送及組裝于部署位點(diǎn)的模塊化結(jié)構(gòu)。此外，面板7130λ的模塊化結(jié)構(gòu)即使在其中一個(gè)或一個(gè)以上反射器變得不能操作(例如，反射器破損、未對(duì)準(zhǔn))的情況下仍確保促進(jìn)連續(xù)日光收集的操作冗余程度。在本發(fā)明的一方面中，實(shí)例性聚集器7100中的接收器7120i到71202可包括光伏(PV)模塊，所述光伏模塊促進(jìn)能量轉(zhuǎn)換(光轉(zhuǎn)換到電)，且其也可收獲熱能(例如，經(jīng)由具有吸收在附接到所述PV模塊的支撐結(jié)構(gòu)的接收器處形成的熱量的使流體循環(huán)的蛇管)。應(yīng)了解，接收器7120i及71202中的每一者或如本說(shuō)明書(shū)中所描述的太陽(yáng)能聚集器中的大致任一接收器可包括不具有熱收獲裝置的PV模塊、不具有PV模塊的熱收獲裝置或兩者。接收器71201到71202可電互連且連接到電力網(wǎng)或其它太陽(yáng)能聚集器中的全異接收器。當(dāng)接收器包括熱能收獲系統(tǒng)時(shí)，所述系統(tǒng)可跨越全異太陽(yáng)能聚集器中的多個(gè)接收器連接。圖1B圖解說(shuō)明聚焦于接收器7120γ上的實(shí)例性所聚焦光束7122，其可實(shí)現(xiàn)于接收器7120i或71202中或本說(shuō)明書(shū)中所描述的任一其它接收器中。聚焦的光圖案7122顯示不均勻性，其中較寬區(qū)段位于所述圖案的端點(diǎn)附近或位于所述端點(diǎn)處。所述圖案的端點(diǎn)區(qū)上方及下方的更加漫射的聚焦區(qū)域通常因反射器稍微遠(yuǎn)離其焦距定位而出現(xiàn)。接下來(lái)論述實(shí)例性太陽(yáng)能收集器7100及其元件的細(xì)節(jié)。圖2圖解說(shuō)明實(shí)例性構(gòu)成反射器7135，其在本文中稱作太陽(yáng)能翼板組合件。太陽(yáng)能反射器7135包括在縱向方向7208上彎曲為拋物面形狀或貫穿形狀且在橫向方向7210上保持平坦的反射元件7205。反射元件7205的此種彎折促進(jìn)用以將光聚焦于位于所形成的拋物面貫穿的焦點(diǎn)處的線段中的反射。應(yīng)了解，所述段線的長(zhǎng)度與反射元件7135的寬度一致。反射材料7205可為大致任一低成本材料，例如金屬性薄片、薄玻璃反射鏡、涂覆于塑料上的高反射薄膜材料，其中所述薄膜具有預(yù)界定的光學(xué)性質(zhì)(例如，在特定波長(zhǎng)的范圍內(nèi)吸收失敗(例如，514nm綠色激光或647nm紅色激光))或預(yù)界定的機(jī)械性質(zhì)，像低彈性常數(shù)以提供應(yīng)力耐性等。在實(shí)例性反射器7135中，附接到骨干梁7225的六個(gè)支撐肋72%到72153將反射元件7205彎曲為拋物面形狀。為此目的，支撐肋具有全異大小且附加于梁225中的全異位置處以提供充分拋物面輪廓:外部肋72153具有比肋72152的第二高度大的第一高度，此第二高度比內(nèi)部肋7215J^第三高度大 。應(yīng)了解，可采用一組N (大于三的正整數(shù))個(gè)支撐肋來(lái)支撐反射元件7205。應(yīng)注意，可用具有充足剛度的大致任一材料來(lái)制造支撐肋以提供支撐并適應(yīng)結(jié)構(gòu)變化及環(huán)境波動(dòng)?？芍辽俨糠值鼗诜瓷湓?205的機(jī)械性質(zhì)、制造成本考慮等來(lái)確定支撐肋的數(shù)目N的及材料(例如，塑料、金屬、碳纖維)?？衫糜靡詫⒅卫?例如，支撐肋72151到72153)附接到骨干梁7225的各種技術(shù)。此外，支撐肋(例如，支撐肋72151到72153)可通過(guò)各種配置來(lái)固持反射元件7205 ;例如，如在實(shí)例性反射器7135中所圖解說(shuō)明，支撐肋可夾住反射元件205。在本發(fā)明的一方面中，可將支撐肋72151到72153制造為骨干梁7225的組成部分。在另一方面中，可將支撐肋72151到72153夾到骨干梁7225中，此至少具有提供便于維修及調(diào)整反射重新配置的優(yōu)點(diǎn)。在再一方面中，支撐肋72151到72153可沿骨干梁7225滑動(dòng)且放置到位。凹連接器7235在實(shí)例性太陽(yáng)能聚集器7100中促進(jìn)將實(shí)例性反射器7135耦合到主結(jié)構(gòu)框架7115。應(yīng)了解，實(shí)例性反射器7135中的一個(gè)或一個(gè)以上元件的形狀可不同于所圖解說(shuō)明的形狀。舉例來(lái)說(shuō)，反射元件7205可采用例如正方形、橢圓形、圓形、三角形等形狀。骨干梁7225可具有非矩形的截面形狀(例如，圓形、橢圓形、三角形);因此可適應(yīng)連接器7235。圖3A是太陽(yáng)能反射器7135到主支撐梁7115的附接的圖表7300。如在實(shí)例性拋物面太陽(yáng)能收集器7100中所圖解說(shuō)明，將七個(gè)反射器7135置于距接收器7120 Y的焦距處，其中γ=1，2。反射器7135通過(guò)設(shè)計(jì)具有相同焦距，且因此光束將被聚焦于線段(例如，焦點(diǎn)線)中。附接條件的波動(dòng)(例如，反射器的對(duì)準(zhǔn)的變化)導(dǎo)致反射定位于比焦距稍長(zhǎng)或稍短的距離處且因此投射于接收器120上的光束圖像可為矩形形狀。應(yīng)了解，在反射器的此種配置中，接收器7120γ上所聚焦光束的圖案與通過(guò)常規(guī)拋物面反射鏡獲得的所聚焦光的點(diǎn)圖案或由常規(guī)反射器(其為沿第二拋物面路徑掃過(guò)的拋物面區(qū)段)形成的所收集光的V形圖案大致不同?；蛘?，在一方面中，可在直線配置或貫穿設(shè)計(jì)上將太陽(yáng)能反射器7135附接到主支撐梁7135，而非置于距接收器7120γ的相同焦距處。圖3Β圖解說(shuō)明此種附接配置的圖表7350。線7355圖解說(shuō)明支撐框架7135上的附接線。圖4Α及圖4Β分別圖解說(shuō)明實(shí)例性單接收器配置400及實(shí)例性雙接收器布置450。在圖4Α中，示意性地在接收器120 Y中呈現(xiàn)光束圖案，所述光束圖案大致均勻，其中小失真而非與波動(dòng)相關(guān)聯(lián)的那些失真導(dǎo)致矩形光投射。然而，此種均勻性是以有限的收集面積的代價(jià)取得的；例如，兩個(gè)反射器面板71301到71302在每一面板中具有七個(gè)構(gòu)成反射器。圖4B圖解說(shuō)明利用兩個(gè)接收器71201到71202的實(shí)例性收集器配置7450，所述兩個(gè)接收器通過(guò)較大面積(例如，每一者具有七個(gè)構(gòu)成反射器的四個(gè)反射器面板71301到71304)促進(jìn)日光收集的實(shí)質(zhì)增加。配置7450在單接收器配置7400上提供至少兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):
(i)雙接收器配置收集兩倍多的輻射通率，及(ii)在單接收器配置中保持所聚焦光束的實(shí)質(zhì)均勻性。在實(shí)例性太陽(yáng)能收集器7100中利用實(shí)例性反射器布置7450。應(yīng)注意，在單接收器配置內(nèi)實(shí)施與布置7450中的收集面積同樣大的收集面積可導(dǎo)致所聚焦光束圖案的實(shí)質(zhì)失真。特定來(lái)說(shuō)，對(duì)于具有大構(gòu)成反射器陣列(其包括大致遠(yuǎn)離接收器的外部反射器)的大面積收集器，可形成“蝴蝶結(jié)”失真。因此，通過(guò)與均勻照射相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)來(lái)克服源自利用第二接收器及相關(guān)聯(lián)電路及有源元件的增加的復(fù)雜性。圖5圖解說(shuō)明聚焦于位于具有陣列面板71301到71304的太陽(yáng)能聚集器的中心配置中的接收器7510上的光的“蝴蝶結(jié)”失真。圖6圖解說(shuō)明可在部署太陽(yáng)能聚集器之前校正或可在所排程維修會(huì)話期間調(diào)整的典型輕微失真的圖表7600。可通過(guò)反射器面板(例如，面板UO1)中構(gòu)成反射器或太陽(yáng)能翼板的位置的小調(diào)整Λ Θ來(lái)校正聚焦于接收器7610上的圖像中的此種失真(其可實(shí)現(xiàn)于接收器7120i或71202中)。所述調(diào)整目標(biāo)是改變到中央支撐梁7130的面板附接角度Φ。可將此調(diào)整視為將Φ從3.45度的值變更為3.45土 Λ Θ的旋轉(zhuǎn)“扭曲”?；蛘?，或此外，可將第二附接角度Φ(骨干梁225與含有主支撐梁115的平面之間的角度)重新配置為Φ±Δα，其中Λ α〈〈φ。(通常，φ為10度)。位置調(diào)整的結(jié)果是將由個(gè)別普通反射器面板(例如，面板7130J形成的光束線移位以更均勻地照射接收器7120以進(jìn)一步利用PV電池特性的優(yōu)點(diǎn)。圖7圖解說(shuō)明圖表7600中所顯示的失真圖案的經(jīng)調(diào)整實(shí)例的圖表7700。圖8用于收集用于能量轉(zhuǎn)換(例如，光轉(zhuǎn)換到電)的日光的光伏接收器(例如，接收器7120i或71202)的實(shí)例性實(shí)施例7800的圖表。在實(shí)施例7800中，所述接收器包括光伏(PV)電池的模塊，例如，PV模塊7810。PV電池7820組或群集在所聚焦光束的方向上對(duì)準(zhǔn)(例如，參見(jiàn)圖1B)。此外，PV電池7820組或PV有源元件布置成N個(gè)構(gòu)成電池及M行的群集，其中一行中的構(gòu)成PV電池串聯(lián)電連接且若干行并聯(lián)電連接#及M為正整數(shù)。在實(shí)例性實(shí)施例7800中，N=8且M=3。此種對(duì)準(zhǔn)及電連接性可利用PV電池的方面，例如，垂直多結(jié)(VMJ)電池以唯一地利用聚焦于接收器(例如，712(^*71200上的窄光束以使電輸出最大。應(yīng)注意，VMJ電池為單片式(例如，整體地接合)且沿特定方向定向，所述方向通常與構(gòu)成所述VMJ電池的半導(dǎo)電材料的結(jié)晶軸一致。應(yīng)了解，在PV模塊7810中所利用的PV電池可為大致任一太陽(yáng)能電池，例如結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池、結(jié)晶鍺太陽(yáng)能電池、基于III到V族半導(dǎo)體的太陽(yáng)能電池、基于銅鎵硒的太陽(yáng)能電池、基于銅銦硒的太陽(yáng)能電池、非晶硅電池、薄膜串接太陽(yáng)能電池、三結(jié)太陽(yáng)能電池、納米結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池等。應(yīng)了解，PV接收器的實(shí)例性實(shí)施例7800包括可用于使流體或液體冷卻劑循環(huán)的蛇管7830以出于以下至少兩個(gè)目的而收集熱量:(I)在最佳溫度范圍內(nèi)操作群集或組中的PV電池7820，因?yàn)镻V電池效率隨著溫度升高而降級(jí)；及(2)利用所述熱量作為熱能的源。在一方面中，可以優(yōu)化熱量抽取的圖案部署蛇管7830?？赏ㄟ^(guò)至少部分地將蛇管7830的一部分嵌入于包含PV接收器的材料中來(lái)實(shí)現(xiàn)部署(例如，參見(jiàn)圖9A)。圖9A到圖9B圖解說(shuō)明接收器7120γ的圖表7900及7950，其中外殼7910附接到所述接收器。外殼7910可圍護(hù)安裝、維修或維護(hù)太陽(yáng)能聚集器100的人類代理或操作者以避免暴露給聚焦的光束及相關(guān)聯(lián)的升高的溫度。外殼7910包括跨越接收器7120γ中的PV電池導(dǎo)出被動(dòng)熱氣流以便減少可使到達(dá)所述PV模塊的光束失真的所聚集熱空氣的累積的排氣噴嘴7915。熱空氣層的排盡或減少導(dǎo)致較高的電輸出?？赏ㄟ^(guò)于噴嘴7915中添加小主動(dòng)冷卻風(fēng)扇來(lái)改善排盡。圖10是聚焦于接收器7120γ上的光束圖案7122的再現(xiàn)8000，所述接收器包括PV有源元件(被照射)及蛇管7830。圖案波動(dòng)是可見(jiàn)的；舉例來(lái)說(shuō)，光束圖案7122在接收器120 Y的中央?yún)^(qū)中較窄，而朝向接收器7120的端變寬。此種圖案形狀令人回想起上文所論述的“蝴蝶結(jié)”失真。應(yīng)了解， 可通過(guò)如下文所論述的PV電池的各種布置來(lái)減輕由光束圖案7122的此類波動(dòng)或失真引起的對(duì)性能的有害作用。圖1lA到圖1lB顯示根據(jù)本發(fā)明的若干方面的PV模塊的實(shí)例性實(shí)施例。在圖1lA中所圖解說(shuō)明的實(shí)施例8140中，PV接收器由金屬板8145制成，PV模塊8150 (例如)通過(guò)環(huán)氧或其它熱傳導(dǎo)或電絕緣粘合劑材料、膠帶或類似接合材料附接到所述金屬板上，或另外粘附到所述接收器的金屬表面中。在所圖解說(shuō)明的實(shí)施例8140中，PV模塊8150包括N=4個(gè)構(gòu)成電池的布局，表現(xiàn)為正方形塊，且M=4行。在實(shí)施例8140中，PV模塊包括六個(gè)空腔8148以將所述PV模塊或栓接或緊固到支撐結(jié)構(gòu)，例如柱7110。此外，所圖解說(shuō)明的實(shí)施例1100包括四個(gè)額外緊固構(gòu)件8152。在圖1lB中所顯示的實(shí)例性實(shí)施例8180中，PV模塊8190由金屬板8185制成，PV電池的群集8150部署于所述金屬板上。如上所述，所述群集包括N=4個(gè)構(gòu)成電池，表現(xiàn)為正方形塊，且M=4行，且所述金屬板包括四個(gè)緊固構(gòu)件8152。在一方面中，在實(shí)施例8180中，形成PV模塊的金屬板體現(xiàn)可允許流體循環(huán)穿過(guò)孔口 8192以用于致使所述PV模塊變冷或熱能收獲的半開(kāi)放外殼。應(yīng)了解，在實(shí)施例8180中，所述PV模塊不包括熱收獲或致冷設(shè)備，例如蛇管7830或其它導(dǎo)管，而是PV模塊8190可與如下所述的致冷或熱收獲單元組裝或率禹合在一起。圖12顯示根據(jù)本發(fā)明的若干方面可以機(jī)械方式耦合到PV模塊(在圖12中未顯示)以從那里抽取熱量的通道化熱量收集器8200的實(shí)施例。主動(dòng)冷卻或熱量傳送介質(zhì)可體現(xiàn)于穿過(guò)多個(gè)(Q個(gè))通道或?qū)Ч?210循環(huán)的流體中，其中Q為正整數(shù)?？稍趥€(gè)別金屬片(例如，Al或Cu片，或具有高熱傳導(dǎo)率的任一材料)中機(jī)械加工通道化熱量收集器8200。在一方面中，第一孔口 8240可允許冷卻劑流體進(jìn)入通道化熱量收集器且第二孔口允許所述冷卻劑流體排放?？卓?8220或8230允許將通道化熱量收集器8200緊固(例如，螺栓擰緊或栓接)到PV模塊(未顯示)?？纱嬖陬~外緊固件8252以使得能夠附接到PV模塊。應(yīng)注意，可將覆蓋硬薄片(未顯示)擺放于通道化熱量收集器8200的開(kāi)放表面上以關(guān)閉且密封通道化收集器8200，以便防止冷卻劑流體的泄漏；所述覆蓋硬薄片可由通道化熱量收集器8200的內(nèi)側(cè)表面中的脊8254支撐。所述覆蓋硬薄片可為利用由循環(huán)穿過(guò)所述通道化熱量收集器的流體收獲的熱量的熱電材料以產(chǎn)生可補(bǔ)充經(jīng)冷卻PV模塊的電輸出的額外電?；蛘呋蛄硗猓蔁峤佑|所述硬覆蓋薄片附接熱電裝置以產(chǎn)生補(bǔ)充電。通道化熱量收集器8200是模塊化的，在于其可一次性地以機(jī)械方式耦合到全異PV模塊(例如8180)以收獲熱能并冷卻被照射的PV模塊。通道化熱量收集器8200的模塊化設(shè)計(jì)的至少一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其在PV模塊操作壽命終止之后可有效地且實(shí)際地再利用；例如，當(dāng)PV模塊供應(yīng)成本效益的電流輸出失敗時(shí)，可將所述PV模塊從所述通道化收集器拆卸且可將新PV模塊緊固到所述通道化收集器。通道化熱量收集器的至少另一優(yōu)點(diǎn)是可至少部分地選擇充當(dāng)熱量傳送介質(zhì)的流體以適應(yīng)特定熱量負(fù)載且有效地致使以不同輻照度或光子通量操作的全異PV模塊變冷。在一方面中，PV元件可在與關(guān)閉且密封通道化收集器8200的硬覆蓋薄片的表面相對(duì)的表面上直接接合到所述通道化收集器。因此，所述通道化收集器用作PV電池的支撐板，同時(shí)其提供冷卻或熱量抽取。應(yīng)注意，可將一組通道化收集器8200緊固到支撐結(jié)構(gòu)以形成PV接收器；舉例來(lái)說(shuō)， 712(^所述組通道化收集器8200的模塊化配置的至少一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)PV元件接合到所述組中的每一收集器且收集器中的一個(gè)或一個(gè)以上PV元件出現(xiàn)故障時(shí)，可個(gè)別地替換受影響的PV元件及支撐通道化收集器，而不會(huì)對(duì)所述組通道化收集器8200中的全異收集器及相關(guān)聯(lián)PV電池的操作產(chǎn)生害處。
圖13A到圖13C圖解說(shuō)明可為PV模塊7810或本文中所描述的任何其它PV模塊的一部分的有源PV元件通過(guò)經(jīng)由拋物面太陽(yáng)能聚集器7100的日光收集的照射的三個(gè)實(shí)例性情景。在本發(fā)明的一方面中，所述有源PV元件為單片式(例如，整體地接合)、軸向定向的結(jié)構(gòu)，其包括串聯(lián)連接的一組N (N為正整數(shù))個(gè)構(gòu)成或單位太陽(yáng)能電池(例如，基于硅的太陽(yáng)能電池、基于GaAs的太陽(yáng)能電池、基于Ge的太陽(yáng)能電池或納米結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池)。所述組N個(gè)太陽(yáng)能電池圖解說(shuō)明為塊8325。所述太陽(yáng)能電池沿所述結(jié)構(gòu)的軸Z8302產(chǎn)生串聯(lián)電壓AVsN-AVc^rp Λ Vc為構(gòu)成電池電壓。個(gè)別PV電池以低電壓產(chǎn)生能量；大多數(shù)電池輸出
0.5V。因此，為產(chǎn)生實(shí)質(zhì)電力，鑒于可用的低電壓，電流往往較高。然而，實(shí)質(zhì)電流可導(dǎo)致與串聯(lián)電阻相關(guān)聯(lián)的顯著電力損失，因?yàn)榇朔N電力損失與I2成比例，其中I為通過(guò)串聯(lián)電阻運(yùn)送的電流。相應(yīng)地，系統(tǒng)等級(jí)的電力損失隨著高電流及低電壓可快速增加。后者導(dǎo)致利用以串聯(lián)配置互連的太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)以增加電壓輸出。結(jié)構(gòu)8325表示實(shí)例性垂直多結(jié)(VMJ)太陽(yáng)能電池。在VMJ太陽(yáng)能電池的一方面中，沿生長(zhǎng)方向Z 8302堆疊一組N個(gè)構(gòu)成太陽(yáng)能電池，每一構(gòu)成電池在所述電池與全異電池的第一接口附近具有P摻雜層，且在第二接口附近具有η摻雜層，其中所述第一及第二接口垂直于所述生長(zhǎng)方向Z 8302的平面。在VMJ電池的另一方面中，在典型操作條件下，Icm2的VMJ太陽(yáng)能電池可輸出接近25伏，因?yàn)橥ǔ＆?40個(gè)構(gòu)成電池串聯(lián)連接。因此，串聯(lián)電連接的八個(gè)VMJ太陽(yáng)能電池可產(chǎn)生接近200V。此外，當(dāng)VMJ太陽(yáng)能電池不被均勻地照射時(shí)所述VMJ太陽(yáng)能電池中的構(gòu)成太陽(yáng)能電池的串聯(lián)連接可導(dǎo)致低電流狀態(tài)或當(dāng)所述VMJ太陽(yáng)能電池中的一個(gè)或一個(gè)以上構(gòu)成太陽(yáng)能電池不被照射時(shí)導(dǎo)致故障的開(kāi)路狀況，因?yàn)榇?lián)連接的電有源元件的鏈的電流輸出(例如，照射時(shí)的構(gòu)成太陽(yáng)能電池)通常受產(chǎn)生最低電流量的電池限制。在非均勻照射下，所產(chǎn)生的電力輸出大致取決于入射在所述VMJ電池或大致任一或任一有源PV元件上的所收集光的細(xì)節(jié)。因此，應(yīng)注意，將以提供串聯(lián)互連的VMJ太陽(yáng)能電池或大致任一或任一有源PV元件(例如，薄膜串接太陽(yáng)能電池、基于結(jié)晶半導(dǎo)體的太陽(yáng)能電池、基于非晶半導(dǎo)體的太陽(yáng)能電池、基于納米結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池)的均勻照射的方式來(lái)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能聚集器。圖13Α顯示其中扁圓形狀的說(shuō)明性所聚焦光束8305覆蓋PV元件8325的整個(gè)表面的實(shí)例性情景8300。因此，照射被視為最佳。圖13Β呈現(xiàn)相對(duì)于電力或能量輸出為次最佳(由于PV有源元件8325中構(gòu)成太陽(yáng)能電池(表示為矩形)的部分照射)的實(shí)例性情景8330-例如，單位或構(gòu)成太陽(yáng)能電池的整個(gè)寬度通過(guò)焦點(diǎn)區(qū)8335照射失敗。圖13C是操作故障(例如，零輸出狀況)的實(shí)例性情景8340，因?yàn)榻裹c(diǎn)區(qū)8345照射PV有源元件8325中的構(gòu)成太陽(yáng)能電池組的子組失敗，且因此電力輸出為零(因未被照射的構(gòu)成太陽(yáng)能電池處無(wú)電壓出現(xiàn))。圖14顯示通過(guò)實(shí)例性拋物面聚集器7100收集的光的分布的計(jì)算機(jī)模擬的繪圖14。所述模擬(例如，可包括反射材料7205的光學(xué)性質(zhì)的射線跟蹤模型)顯露在方向Y 8405上(垂直于VMJ電池的軸)且在正交方向X 8407上的非均勻光圖案。光焦點(diǎn)區(qū)域的特定伸展特性源自位置在包含太陽(yáng)能收集器(例如，太陽(yáng)能收集器7100)的多個(gè)反射器(例如，反射器7135)的焦點(diǎn)周?chē)姆植?；所述多個(gè)反射器產(chǎn)生在所述接收器處疊置的多個(gè)、相對(duì)未對(duì)準(zhǔn)的圖像。應(yīng)了解，當(dāng)收集的面積(例如，面板7130i到71304的面積)增加且添加額外反射鏡或反射器時(shí)， 分布于焦點(diǎn)處的光可變得越來(lái)越不均勻。
另外，圖14呈現(xiàn)圖解說(shuō)明一對(duì)VMJ電池8455相對(duì)于太陽(yáng)能收集器(例如，100)產(chǎn)生的光學(xué)圖像(為暗灰色色調(diào))的實(shí)例性所描述定位及對(duì)準(zhǔn)的圖表8450 ;圖表8450中的圖像與圖表8400中的圖像相同?？稍赩MJ電池8455的側(cè)上沿方向Y 8405添加一個(gè)或一個(gè)以上VMJ電池或大致任何或任何PV有源元件；例如，平行于支撐框架7130中的頂梁的方向；通常，VMJ電池的圖案或配置將是使得穿過(guò)所聚焦光束的光學(xué)圖像的主軸(例如，平行于方向Y 8405的軸)具有反射對(duì)稱性的布局。應(yīng)注意，在產(chǎn)生熱能的太陽(yáng)能聚集器中，由模擬預(yù)測(cè)且實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)的照射的此不均勻性不影響性能，因?yàn)闊崮鼙挥行У丶捎诮?jīng)照射熱接收器(例如，背部安裝的蛇管7830)中。然而，當(dāng)PV電池位于所收集光的焦點(diǎn)軌跡(例如，點(diǎn)或線)附近時(shí)，不均勻照射可導(dǎo)致PV電池的一部分的較差照射(例如，參見(jiàn)圖13A到圖13C)且因此大致降低能量轉(zhuǎn)換性能；例如，降低PV模塊內(nèi)一組PV電池的電力輸出。應(yīng)了解，本發(fā)明中所揭示的太陽(yáng)能聚集器(例如，太陽(yáng)能聚集器7100)被設(shè)計(jì)為容忍結(jié)構(gòu)的構(gòu)造內(nèi)的空間波動(dòng)(例如，各種結(jié)構(gòu)元件的尺寸變化)。此外，所揭示的太陽(yáng)能聚集器(例如，7100)也可容忍環(huán)境波動(dòng)，例如(i)實(shí)質(zhì)日常溫度梯度，其在具有沙漠似的天氣狀況(例如，美國(guó)內(nèi)華達(dá)州；美國(guó)科羅拉多州；澳大利亞北部等)及像高速風(fēng)力及冰雹等嚴(yán)重風(fēng)暴狀況的一些部署地點(diǎn)可為普通事件。應(yīng)容易地理解，環(huán)境波動(dòng)可大致影響結(jié)構(gòu)狀況，此外大致任一類型的應(yīng)力可使所聚焦的日光從所設(shè)計(jì)焦點(diǎn)軌跡或有意焦點(diǎn)軌跡偏移。所述波動(dòng)或變化通常使所聚焦光圖案的若干部分在太陽(yáng)能接收器的支撐梁的短軸方向上向上或向下移位，且在所述支撐梁垂直中心線的長(zhǎng)軸方向上向左或向右移位。通過(guò)將PV有源元件(例如，VMJ太陽(yáng)能電池、三結(jié)太陽(yáng)能電池)7820定位于有意焦點(diǎn)光圖案(舉例來(lái)說(shuō)，與PV電池圖案重疊的光圖案)內(nèi)的最佳位置(例如，非正式地稱作“甜點(diǎn)”的位置)處，可減輕與光圖案的此類變化相關(guān)聯(lián)的有害影響，因?yàn)镻V有源元件即使在光焦點(diǎn)可能移位的情況下也可保持被照射。如下所述，可以確保PV元件上的光入射大致與光焦點(diǎn)的波動(dòng)無(wú)關(guān)的布局來(lái)配置或布置所述PV元件。在本發(fā)明的一方面中，通過(guò)如下所述在接收器上定向PV電池(例如，VMJ太陽(yáng)能電池)，拋物面太陽(yáng)能收集器系統(tǒng)7100的輸出可大致對(duì)焦點(diǎn)軌跡(例如，點(diǎn)、線或弧)處的不均勻照射具有彈性，因?yàn)閂MJ電池內(nèi)的每一單位電池可使其側(cè)區(qū)段(例如，寬度)的至少一部分被照射；例如，參見(jiàn)圖13B及相關(guān)聯(lián)說(shuō)明。相應(yīng)地，VMJ太陽(yáng)能電池或大致任何或任何PV有源元件將以以下方式定向:其中其串聯(lián)連接與光學(xué)圖像的長(zhǎng)軸(例如，Y 8405)對(duì)準(zhǔn)。圖15A到圖15C圖解說(shuō)明拋物面太陽(yáng)能聚集器7100中可用于能量轉(zhuǎn)換的VMJ太陽(yáng)能電池的群集配置或布局的實(shí)例。當(dāng)以下說(shuō)明提及VMJ太陽(yáng)能電池時(shí)，應(yīng)注意可以大致相同的方式配置其它替代或額外PV有源元件(例如，薄膜串接太陽(yáng)能電池)。圖15A顯示VMJ太陽(yáng)能電池的具有K=2行的三個(gè)群集852(^到85203或串SSSS1及85352，每一行包括M=8個(gè)VMJ電池，其串聯(lián)連接且每一者可包含接近40個(gè)構(gòu)成太陽(yáng)能電池。群集852(^到85203通過(guò)電線或負(fù)電壓總線8560及正電壓總線連接(也參見(jiàn)圖16)。行經(jīng)并聯(lián)連接以增加電流輸出。應(yīng)注意，至少部分地基于設(shè)計(jì)考慮，群集內(nèi)的一行中的VMJ電池的數(shù)目M (正整數(shù))可大于或小于八個(gè)，所述設(shè)計(jì)考慮可包括商業(yè)(例如，成本、存貨、購(gòu)買(mǎi)訂單)及技術(shù)方面(例如，電池效率、電池結(jié)構(gòu))兩者。 舉例來(lái)說(shuō)，群集852(^到85203可從目標(biāo)是通過(guò)每一者產(chǎn)生25V的VMJ電池產(chǎn)生ΔV=200V的設(shè)計(jì)得出。同樣，可根據(jù)最初與聚焦于日光接收器7120γ上的光束的空間伸展相關(guān)的設(shè)計(jì)限制確定K (正整數(shù))(也參見(jiàn)圖14)。VMJ電池的群集經(jīng)串聯(lián)連接。將電線8524布線于日光接收器的背側(cè)上。如前文所描述，所聚焦的光往往朝向所聚焦圖案的端跨越所述接收器的長(zhǎng)度(沿Y8405方向定向)是不均勻的。因此，在一方面中，可在“分裂”布局中添加額外群集，其中四個(gè)VMJ電池對(duì)位于一個(gè)端處，且另外四個(gè)VMJ太陽(yáng)能電池對(duì)彌補(bǔ)位于另一端處的群集的平衡。此“分裂群集”配置在一個(gè)群集(在任一端處分裂的一者)中而非在2個(gè)群集(在每一端處的一者)中折衷性能?？赏ㄟ^(guò)穿過(guò)所述接收器的背側(cè)且沿所述接收器的背側(cè)布線的電線8560來(lái)互連所述分裂群集的2半。圖15Β圖解說(shuō)明其中配置三行SSeS1到85653PV有源元件的布局8530。配置包括通過(guò)電線或總線8560連接的三個(gè)PV群集855(^到85503 (也參見(jiàn)圖16)。所述PV有源元件的空間分布通常比所聚焦光圖案的預(yù)期空間分布寬；可通過(guò)如圖14中所呈現(xiàn)的那些模擬的模擬來(lái)估計(jì)此種寬度。當(dāng)PV有源元件(例如，VMJ太陽(yáng)能電池)的成本可行時(shí)可實(shí)施配置8530。此種配置可保持對(duì)結(jié)構(gòu)波動(dòng)、制造不理想性(例如，尺寸誤差)及結(jié)構(gòu)移位的所要系統(tǒng)(例如，太陽(yáng)能聚集器7100)容限，因?yàn)槠涮峁┕┙?jīng)移位的光落于其上的較大目標(biāo)面積。在此配置情景中，通過(guò)引入第三行來(lái)引入額外VMJ太陽(yáng)能電池區(qū)域，所述區(qū)域的一部分可能不被照射且此為非操作性的；然而，取得操作(例如，被照射面積的凈增加且因此配置8530的至少一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是利用更多的輻射。應(yīng)了解，利用較大VMJ太陽(yáng)能電池占地面積及較大光束占地面積的相對(duì)成本效用或折衷至少部分地依據(jù)太陽(yáng)能聚集器7100結(jié)構(gòu)及相應(yīng)元件(例如，反射鏡)的相對(duì)成本及效率對(duì)PV有源元件(例如，VMJ電池)的相對(duì)成本及效率。圖15C圖解說(shuō)明實(shí)例性配置8580，其中具有全異結(jié)構(gòu)的群集可根據(jù)所聚焦光束圖案的預(yù)期(參見(jiàn)圖14)空間變化進(jìn)行調(diào)整；例如，沿在接收器的整個(gè)長(zhǎng)度上的所聚焦圖像的方向X 8407的寬度變化。為調(diào)整PV有源元件布局，可在寬度上改變?nèi)杭?例如，可在接收器的整個(gè)長(zhǎng)度上調(diào)整一串或行中平行的VMJ太陽(yáng)能電池的數(shù)目)。在一方面中，側(cè)群集85821及85823包含K=3行SSSS1到85853，且每一行具有Μ=8個(gè)PV元件，而中心群集85802可為Κ=2行，例如PV有源元件寬的85951及85952。群集85821到85823通過(guò)電線或正電壓總線8590并聯(lián)連接。在實(shí)例性配置情景8500、8530及8580中以及在利用串聯(lián)連接串中的PV有源元件(例如，VMJ太陽(yáng)能電池)的任一配置中，群集的性能受具有最低性能的PV元件影響，因?yàn)榇朔N元件是串聯(lián)連接中的電流輸出瓶頸，例如，電流輸出降低到表現(xiàn)最差的PV有源元件的電流輸出。因此，為優(yōu)化性能，PV有源元件的串可基于在大致類似于太陽(yáng)能收集器系統(tǒng)的那些預(yù)期正常操作條件的條件(例如，波長(zhǎng)及聚集強(qiáng)度)下在測(cè)試床中進(jìn)行的性能表征可為電流匹配的。此外，可以幾何方式布置電流匹配的串以優(yōu)化電力產(chǎn)生。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)三個(gè)串(例如，行SSeS1到85653)并聯(lián)連接以形成群集時(shí)，中間串(例如，行85652)可包括最高性能的電流匹配PV有源元件，因?yàn)橹虚g串可能定位于聚焦的收集的光束或光學(xué)圖像的最佳位置。此夕卜，頂部串(例如，8565!)可為第二表現(xiàn)最佳的串，且底部串(例如，85653)可為第三表現(xiàn)最佳的串。在此種布置中，當(dāng)所述圖像向上移位時(shí)，所述頂部及中間串可完全被照射，而底部串可能被部分照射，從而提供比在聚焦的光束圖像向下移位時(shí)高的電力輸出，因此完全照射中間及下部串而頂部串被部分照射。當(dāng)PV有源元件(例如，VMJ電池)的大致所有群集配置為表現(xiàn)較差的PV有源元件位于底部行中、表現(xiàn)最好的電池位于所述布置的中間且次表現(xiàn)最好的元件位于頂部串中時(shí)，可采用用于調(diào)整收集器面板到71304)的位置以至少部分地追蹤太陽(yáng)的位置的追蹤系統(tǒng)系統(tǒng)(例如，系統(tǒng)8700)來(lái)調(diào)整其中的收集器面板或反射器的配置，使得光束聚焦圖像在聚集器操作期間朝向接收器(例如，7120γ)的頂部移位以便使電輸出最大一例如，優(yōu)先照射配置8530中的中間及頂部行。另外或或者，可采用所述追蹤系統(tǒng)來(lái)調(diào)整其中的收集器面板或反射器的位置以便在其中PV模塊(例如，7810)中的PV元件并非電流匹配或以其它方式匹配的情景中使能量轉(zhuǎn)換性能或電輸出最大。應(yīng)了解，配置或圖案或PV有源元件的電池大小(例如，長(zhǎng)度及寬度)及形狀并不限于圖15Α到圖15C中所圖解說(shuō)明的那些大小及形狀或上文一般論述的那些大小及形狀。太陽(yáng)能電池大小及形狀可改變以匹配于由各種可能反射鏡或反射器、構(gòu)造產(chǎn)生的聚集的光圖案。此外，PV元件的布置或配置可為直線、正方形、蝴蝶結(jié)、弧形或其它圖案以利用所述PV元件的獨(dú)特特征或方面；舉例來(lái)說(shuō)，VMJ太陽(yáng)能電池的單片式、軸向定向的特性。圖16Α到圖16Β圖解說(shuō)明根據(jù)本文中所描述的方面使得能夠主動(dòng)校正所聚焦束光圖案的改變的PV電池的兩個(gè)實(shí)例性群集配置。實(shí)例性群集配置8600及8650使得能夠被動(dòng)調(diào)整所收集日光的所聚焦圖案(其由陰影塊8605表示)上的變化。在實(shí)例性配置8600中，三個(gè)群集861(^到86103在太陽(yáng)能收集器(例如，7100)的初始配置中由聚焦的收集的光束8605照射。每一群集的電輸出電連接到+V (例如，+200V)電壓總線8676。同樣，電線8677為共用負(fù)電壓總線。在一個(gè)或一個(gè)以上替代實(shí)施例或配置中，通過(guò)阻擋二極管來(lái)完成到總線8626的連接；舉例來(lái)說(shuō)，在圖16C中的配置8680中，分別在總線8626與模塊861(^86102及16103的輸出之間插入阻擋二極管8684、1886及8688。阻擋二極管可阻止總線8626的電流回流到為非功能性或表現(xiàn)不佳(因內(nèi)部故障或缺少照射)的PV群集中。每一群集包括八個(gè)(N=8) PV元件的兩行(M=2)。在出現(xiàn)變化后，例如，結(jié)構(gòu)改變或故障條件開(kāi)始(例如，反射元件(例如，7205 )的破損)，所聚焦的光束8605可即刻將位置移位到接收器(例如，7UO1)上；如由圖式中的開(kāi)箭頭所圖解說(shuō)明，可向一旁移位所聚焦圖案8605且因此其可停止照射群集861(^中并聯(lián)連接的第一對(duì)8615PV有源元件。為防止可因第一對(duì)8615PV元件缺少照射而導(dǎo)致的隨之而來(lái)的開(kāi)路狀況，可與PV群集86103相鄰地?cái)[放附加或冗余對(duì)PV電池8620且將其與對(duì)8615并聯(lián)電連接；電連接由電線8622及8624圖解說(shuō)明。相應(yīng)地，附加對(duì)8620的照射導(dǎo)致群集SeiO1的閉路配置且即使所聚焦的光束8615發(fā)生位移也保持其能量轉(zhuǎn)換性能。在實(shí)例性配置8650中，三個(gè)群集861(^到86103在太陽(yáng)能收集器(例如，7100)的初始配置中由聚焦的收集的光束8605照射。附加或冗余電池對(duì)8670允許即使在聚焦的收集的光束8605的位移(參見(jiàn)開(kāi)箭頭)導(dǎo)致PV電池對(duì)8665不被照射時(shí)也保持模塊86603的性能。如上所述，附加對(duì)PV元件8670及電池對(duì)8665的并聯(lián)電連接導(dǎo)致使得能夠相對(duì)于接近理想或理想照射條件大致維持PV電池群集86603的性能的閉電流環(huán)路(也參見(jiàn)圖13A到圖13C)。通過(guò)電線8622及8624來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)8670與8665中的電連接。每一群集的電輸出電連接到+V (例如，+200V)電壓總線8626 ;在一個(gè)或一個(gè)以上替代實(shí)施例中，通過(guò)阻擋二極管來(lái)完成到總線1626的連接。在額外或替代實(shí)施例中， 除電連接于附加對(duì)8620的輸出與PV電池對(duì)8615之間的第二阻擋二極管以外，可在對(duì)8615與模塊861(^中的第二對(duì)PV電池之間串聯(lián)電連接第一阻擋二極管。在一方面中，所述第一阻擋二極管可為二極管8684，其可從總線8626及群集SeiO1的輸出斷開(kāi)且如所描述重新連接。應(yīng)注意，第二阻擋二極管是除二極管8684、8686及8688以外的二極管。當(dāng)正常照射群集861(^到86103時(shí)，例如，所收集的日光圖案8605覆蓋此三個(gè)群集，所插入的第一阻擋二極管不影響群集SeiO1或整個(gè)三群集PV模塊的操作。如上所述，附加電池8620在防止開(kāi)路狀況的OR布置中與對(duì)8615電連接其。當(dāng)PV電池對(duì)8615因所聚焦的光圖案8605的移位而不被照射時(shí)，第一阻擋二極管防止電流回流到對(duì)8615(因其表現(xiàn)不佳或不良狀況)，而第二阻擋二極管允許電流輸出從附加對(duì)8620進(jìn)入保持被照射(且因此在群集SeiO1內(nèi)起作用)的PV電池中?？蓪?shí)現(xiàn)包括配置8650中的阻擋二極管的類似實(shí)施例。然而，在此種實(shí)施例中，可在群集86103中的第一(最左邊)PV電池對(duì)與所述群集中的剩余PV元件中重新串聯(lián)連接之后，將第一二極管體現(xiàn)于二極管8688中。應(yīng)注意，對(duì)于當(dāng)VMJ電池包含群集861(^到86103時(shí)，與所述VMJ電池相關(guān)聯(lián)的大反偏壓擊穿電壓在群集內(nèi)的VMJ電池的子組中致使旁路二極管的不必要連接。然而，對(duì)于非VMJ電池的PV元件(舉例來(lái)說(shuō)，三結(jié)太陽(yáng)能電池)，可在每一 PV群集內(nèi)包括此類旁路二極管，使得PV元件減輕可因出現(xiàn)故障的PV元件產(chǎn)生的非操作性狀況。因PV性能大致被保持的事實(shí)而產(chǎn)生的調(diào)整的被動(dòng)性質(zhì)一能量轉(zhuǎn)換性能被保持的程度至少部分地由附加對(duì)8620的能量轉(zhuǎn)換效率相對(duì)于PV元件8615的效率規(guī)定。盡管在具有單個(gè)附加對(duì)的群集配置8600、8650及8680中圖解說(shuō)明被動(dòng)調(diào)整，但也可采用較大附加群集(例如，兩對(duì))來(lái)適應(yīng)所聚焦光束圖案的移位。應(yīng)注意，也可以與前文所述大致相同的方式在具有阻擋二極管的配置中利用較大冗余對(duì)。在一方面中，用于能量轉(zhuǎn)換的由一組PV群集組成的PV模塊可包括附加電池8620及8670，以適應(yīng)所聚焦的光圖案在沿所述圖案的軸的兩個(gè)方向上的移位。此外，可在群集861(^861(^*86103附近的替代或額外位置中擺放附加或冗余PV電池以在所聚焦的圖案8605在替代方向上移位時(shí)被動(dòng)地校正操作。應(yīng)了解，包括一個(gè)或幾個(gè)附加或冗余PV電池對(duì)可允許保持較大PV電池群集的操作；如所描述，單個(gè)附加PV元件對(duì)可保護(hù)NXM個(gè)元件的整個(gè)模塊。圖17是根據(jù)本文中所描述的方面使得能夠調(diào)整其太陽(yáng)能收集器或反射器面板的位置以使所述太陽(yáng)能收集器的性能度量最大的實(shí)例性調(diào)整系統(tǒng)8700的框圖。調(diào)整系統(tǒng)8700包括可向控制組件8740供應(yīng)所述太陽(yáng)能聚集器的操作數(shù)據(jù)的監(jiān)視器組件8720，所述控制組件可調(diào)整所述太陽(yáng)能聚集器或其一個(gè)或一個(gè)以上部件的位置以便使從所述操作數(shù)據(jù)抽取的性能度量最大?？刂平M件8740 (例如，可為硬件、固件或軟件或其任一組合的計(jì)算機(jī)相關(guān)實(shí)體)可實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能收集器或其部分(例如，一個(gè)或一個(gè)以上面板(例如7130i到71304)或一個(gè)或一個(gè)以上反射器組合件7135)的位置的追蹤或調(diào)整。在一方面中，此種追蹤包含以下各項(xiàng)中的至少一者:(i )通過(guò)測(cè)量或接入到本地或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)收集數(shù)據(jù)，(ii )致動(dòng)電機(jī)以調(diào)整太陽(yáng)能聚集器內(nèi)的元件的位置，或(iii)報(bào)告太陽(yáng)能聚集器的狀況，例如能量轉(zhuǎn)換性能度量(例如，輸出電流、所傳送的熱量…)、受控制元件的響應(yīng)及大致任一類型的診斷。應(yīng)了解，控制組件8740可在調(diào)整組件8710內(nèi)部或在其外部，所述調(diào)整組件本身可為中央式或分布式系統(tǒng)， 且可體現(xiàn)于可包含處理器單元、數(shù)據(jù)及系統(tǒng)總線架構(gòu)及存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器件的計(jì)算機(jī)中。監(jiān)視器組件8720可收集與太陽(yáng)能聚集器的性能相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)且將所述數(shù)據(jù)供應(yīng)到性能度量產(chǎn)生器組件8725 (在本文中也稱作性能度量產(chǎn)生器8725)，所述性能度量產(chǎn)生器組件可至少部分地基于所述數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估性能度量。性能度量可包括能量轉(zhuǎn)換效率、能量轉(zhuǎn)換的電流輸出、熱能產(chǎn)生等中的至少一者。診斷組件8735可接收所產(chǎn)生的性能度量值且報(bào)告太陽(yáng)能聚集器的狀況。在一方面中，可至少部分地基于所收集操作數(shù)據(jù)的粒度來(lái)以各種等級(jí)報(bào)告狀況；舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于以PV模塊內(nèi)的群集等級(jí)收集的數(shù)據(jù)，診斷組件8735可以所述群集等級(jí)報(bào)告狀況?？蓪⑺鶊?bào)告的狀況保存于存儲(chǔ)器8760中以產(chǎn)生歷史操作數(shù)據(jù)，所述歷史操作數(shù)據(jù)可用于產(chǎn)生操作趨勢(shì)。至少部分地基于所產(chǎn)生的性能度量，控制組件1740可驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器組件8745以調(diào)整太陽(yáng)能聚集器或其部件(例如，部署于形成所述太陽(yáng)能聚集器的一個(gè)或一個(gè)以上面板內(nèi)的一個(gè)或一個(gè)以上反射器)中的至少一者。控制組件8740可在閉反饋環(huán)路中反復(fù)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器組件8745，以使一個(gè)或一個(gè)以上性能度量最大:在由致動(dòng)器組件8745實(shí)現(xiàn)的位置校正的每一次反復(fù)處，控制組件8740可用信號(hào)通知監(jiān)視器組件8720收集操作數(shù)據(jù)且反饋所述數(shù)據(jù)以進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)位置調(diào)整直到性能度量令人滿意地在預(yù)定容限內(nèi)，例如可接受性能閾值。應(yīng)了解，由調(diào)整系統(tǒng)8700實(shí)現(xiàn)的位置調(diào)整涉及以使太陽(yáng)能聚集器的性能最大的方式將所收集的日光聚焦于所述收集器中。在一方面中，如上所述，對(duì)于在群集內(nèi)的頂部行中包括表現(xiàn)較好的PV元件的陣列的PV模塊來(lái)說(shuō)，追蹤系統(tǒng)8700可經(jīng)配置以減輕光束聚焦的圖像朝向接收器(例如，7120)的底部區(qū)域的移位以確保操作保持于高輸出轄域內(nèi)。調(diào)整組件8710也可允許太陽(yáng)能聚集器8705中所利用的一個(gè)或一個(gè)以上PV模塊中的PV元件或PV元件群集的自動(dòng)電重新配置。至少為此目的，在一方面中，監(jiān)視器組件8720可收集操作數(shù)據(jù)且產(chǎn)生一個(gè)或一個(gè)以上性能度量。監(jiān)視器組件8720可將一個(gè)或一個(gè)以上所產(chǎn)生的性能度量輸送到控制組件8740，所述控制組件可重新配置與所產(chǎn)生的一個(gè)或一個(gè)以上性能度量相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或一個(gè)以上群集的多個(gè)PV元件中的電連接性以維持太陽(yáng)能聚集器8705的所要性能。在方面中，可通過(guò)經(jīng)由監(jiān)視器組件8720連續(xù)收集性能數(shù)據(jù)來(lái)反復(fù)完成電重新配置。用于電配置或重新配置所述一個(gè)或一個(gè)以上群集的所述多個(gè)PV元件的邏輯(未顯示)可保存于存儲(chǔ)器8760中。在一方面中，控制組件8740可通過(guò)配置組件8747(其可至少接通所述多個(gè)PV元件中的各個(gè)PV元件及至少關(guān)斷所述多個(gè)PV元件中的各個(gè)PV元件)實(shí)現(xiàn)所述多個(gè)PV元件的電配置或重新配置，或在所述多個(gè)PV元件內(nèi)的各個(gè)元件中產(chǎn)生額外或替代電路徑以取得提供或接近提供目標(biāo)性能的有利電布置。在一個(gè)或一個(gè)以上替代實(shí)施例中，可通過(guò)移動(dòng)多個(gè)PV元件中的各個(gè)PV元件來(lái)以機(jī)械方式實(shí)施所述多個(gè)PV元件的重新配置。太陽(yáng)能收集器8705中的PV模塊的自動(dòng)重新配置的至少一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為，在無(wú)需操作者介入的情況下將操作性能維持于實(shí)質(zhì)所要等級(jí)；因此，調(diào)整組件8710致使太陽(yáng)能收集器8705自愈。實(shí)例性系統(tǒng)8700包括經(jīng)配置以進(jìn)行賦予且其至少部分地賦予調(diào)整組件8710及其中的組件或與其相關(guān)聯(lián)的組件的所描述功能性的一個(gè)或一個(gè)以上處理器8750。除單處理器及多處理器架構(gòu)等以外，處理器8750可包含計(jì)算元件的各種實(shí)現(xiàn)形式，如現(xiàn)場(chǎng)選通可編程陣列、專用集成電路及具有處理能力的大致任一芯片集。應(yīng)了解，一個(gè)或一個(gè)以上處理器8750中的每一者可為集中式元件或分布式元件。此外，處理器8750可通過(guò)總線功能性地耦合到調(diào)整組件8710及其中的組件及存儲(chǔ)器8760，所述總線可包括系統(tǒng)總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線或存儲(chǔ)器總線中的至少一者。處理器8750可執(zhí)行存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器8760或其它存儲(chǔ)器中的代碼指令(未顯示)以提供實(shí)例性系統(tǒng)8700的所述功能性。此類代碼指令可包括實(shí)施本申請(qǐng)案中所描述的各種方法且至少部分地與實(shí)例性系統(tǒng)8700的功能性相關(guān)聯(lián)的程序模塊或軟件或固件應(yīng)用。除用以實(shí)現(xiàn)監(jiān)視及控制的代碼指令或邏輯以外，存儲(chǔ)器1860可保存性能度量報(bào)告、太陽(yáng)能聚集器的經(jīng)調(diào)整位置的日志、所實(shí)施位置校正的時(shí)間戳等。圖18A到圖18B表示根據(jù)本文中所描述的方面利用寬廣收集器的日光接收器8800的實(shí)施例的全異視圖。如所圖解說(shuō)明，日光接收器8800包括PV模塊8810群組，每一 PV模塊具有圖解說(shuō)明為正方形的一組PV群集；每一組PV群集接合到通道化收集器1240 K，其中κ=1，2，3，4。通道化收集器820(^到82004緊固到導(dǎo)向器8820，所述導(dǎo)向器附接到支撐結(jié)構(gòu)8825或?yàn)樗鲋谓Y(jié)構(gòu)的組成部分，所述支撐結(jié)構(gòu)可耦合到支撐桅桿，例如7130 ;盡管被圖解說(shuō)明為具有正方形截面，但可將支撐結(jié)構(gòu)8825制造為具有全異截面。通道化收集器820(^到82004可從PV模塊8810群組抽取熱量。此外，日光接收器8800包括開(kāi)放收集導(dǎo)向器8820 (也稱作導(dǎo)向器8820)，其具有逐漸打開(kāi)的側(cè)截面(圖18A)及矩形頂部截面(圖18B);導(dǎo)向器8820可由金屬、陶瓷或經(jīng)涂覆陶瓷或鑄造材料或在電磁輻射的可見(jiàn)頻譜中具高度反射性的大致任一固態(tài)材料制作。應(yīng)注意，導(dǎo)向器8820的外表面可涂覆有熱電材料以用于能量轉(zhuǎn)換(作為因入射日光而導(dǎo)致的導(dǎo)向器的加熱的副產(chǎn)品)。如上所述，以熱電方式產(chǎn)生的電可補(bǔ)充PV模塊8810的電產(chǎn)生。此外，導(dǎo)向器8820可包括通常在導(dǎo)向器8820的壁內(nèi)部或嵌入于導(dǎo)向器8820內(nèi)的一個(gè)或一個(gè)以上導(dǎo)管8815，所述導(dǎo)管可允許流體的循環(huán)以用于熱收獲；循環(huán)流體可為循環(huán)穿過(guò)通道化熱量收集器8200 K的流體的至少一部分。所述寬廣-收集器接收器的優(yōu)點(diǎn)是入射于寬廣導(dǎo)向器8820的內(nèi)壁中的光在多個(gè)實(shí)例中被反射及散射，且因此在PV模塊8810群組中產(chǎn)生光入射的均勻化。應(yīng)注意，日光直接撞擊于PV模塊8810中或可在導(dǎo)向器8820的內(nèi)部處被反射及散射且在一個(gè)或一個(gè)以上連續(xù)散射事件之后被重新收集。在導(dǎo)向器8820的主要側(cè)中形成的角度及由通道化收集器8200!到82004形成的平臺(tái)可至少部分地規(guī)定PV模塊8810中所得光入射的均勻性。圖19顯示根據(jù)本文中所描述的方面利用寬廣收集器的太陽(yáng)能接收器8900的實(shí)例性替代實(shí)施例。導(dǎo)向器8820 (以截面視圖顯示)附接到一組兩個(gè)熱量收集器或熱量傳送元件892(^及89202 ;所述熱量收集器中的每一者包括與8210大致相同的通道化結(jié)構(gòu)，且因此以與通道化熱量收集器8200大致相同的方式操作。如上所述，導(dǎo)向器8820包括允許流體的循環(huán)以用于所述導(dǎo)向器的冷卻或熱量收集的導(dǎo)管8930。同樣，熱量收集器892(^及89202具有允許冷卻流體通過(guò)的導(dǎo)管8940,所述冷卻流體進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)致冷及熱量收獲。熱量傳送元件892(^及89202緊固到為支撐結(jié)構(gòu)8915的組成部分的支撐板8917。盡管圖解說(shuō)明兩個(gè)熱量收集器892(^及89202，但寬廣收集器8900中可存在額外熱量收集器，如由支撐板8917的大小允許。栓接或緊固到熱量收集器891(^及892(^的是一組三個(gè)PV模塊8140。應(yīng)了解，所述PV模塊中的每一者與熱量收集器熱接觸；然而，其并未接合到熱量收集器上而是通過(guò)PV模塊中所包括的緊固構(gòu)件緊固到所述熱量收集器(參見(jiàn)圖11)。此外，可部署額外PV模塊8140，如由所述熱量收集器中的每一者的大小施加的空間限制所準(zhǔn)許。如上所述，寬廣收集器或接收器8900允許光接近均勻地分布到PV模塊8400上且使得能夠收獲熱能。此外，可單獨(dú)維護(hù)或替換所擺放PV模塊8400中的每一者， 其中操作成本及維修費(fèi)用隨之降低。圖20圖解說(shuō)明因?qū)蚱?820的內(nèi)表面上的多個(gè)反射而導(dǎo)致的到PV模塊8810的表面上的光入射的射線跟蹤模擬9000。在所述模擬中，在預(yù)定角范圍內(nèi)隨機(jī)定向的光射線9005(表現(xiàn)為實(shí)線)朝向所述寬廣收集器被引導(dǎo)，顯示為外形輪廓9030及9020，且可到達(dá)PV模塊，建模為區(qū)9010。入射事件的收集(例如，到達(dá)模型中PV模塊的表面的射線的累積，如區(qū)9010所圖解說(shuō)明)使得能夠產(chǎn)生至少半定量地顯露的所模擬檢測(cè)器輪廓。圖21呈現(xiàn)具有導(dǎo)向器2020的寬廣-收集器接收器中的PV模塊8810處收集的光的模擬圖像9110。所收集的光的所模擬圖像顯露導(dǎo)向器8820的內(nèi)壁處的多個(gè)反射提供大致均勻的光收集，其可降低PV模塊8810中PV電池群集的復(fù)雜性。鑒于上述實(shí)例性系統(tǒng)及元件，參照?qǐng)D22到圖23中的流程圖，可更佳地了解可根據(jù)所揭示的標(biāo)的物實(shí)施的實(shí)例性方法。如上文所指示，出于簡(jiǎn)化解釋的目的，將實(shí)例性方法呈現(xiàn)及描述為一系列動(dòng)作；然而，應(yīng)理解及了解，所描述及請(qǐng)求的標(biāo)的物并不受動(dòng)作的次序限制，因?yàn)橐恍﹦?dòng)作可以與本文中所顯示及描述的次序不同的次序發(fā)生及/或與其它動(dòng)作同時(shí)發(fā)生。舉例來(lái)說(shuō)，應(yīng)理解及了解，可將方法替代表示為一系列相互關(guān)聯(lián)的狀態(tài)或事件(例如，在狀態(tài)圖表或交互圖表中)。此外，實(shí)施根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的實(shí)例性方法可能并不需要所有所圖解說(shuō)明的動(dòng)作。另外，應(yīng)進(jìn)一步了解，下文及此說(shuō)明書(shū)通篇所揭示的方法能夠存儲(chǔ)于制品或計(jì)算機(jī)可讀媒體上以促進(jìn)將此方法運(yùn)送及傳送到計(jì)算機(jī)供執(zhí)行，且因此供處理器實(shí)施或存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中。特定來(lái)說(shuō)，圖22呈現(xiàn)用于利用拋物面反射器來(lái)聚集光以用于能量轉(zhuǎn)換的實(shí)例性方法9200的流程圖。在動(dòng)作9210處，組裝拋物面反射器。組裝包括通過(guò)附接到支撐梁的不同大小的支撐肋將原本平坦的反射元件(例如，薄玻璃反射鏡)彎曲為拋物面截面或貫穿形狀。在一方面中，初始平坦的反射材料在形狀上為矩形且所述支撐梁沿所述矩形的長(zhǎng)軸定向。可采用各種材料及附接構(gòu)件(包括支撐肋與梁的集成選項(xiàng))來(lái)大規(guī)模生產(chǎn)或組裝所述拋物面反射器。在動(dòng)作9220處，在支撐框架中安裝多個(gè)經(jīng)組裝拋物面反射器陣列。每一陣列中所包括的經(jīng)組裝拋物面反射器的數(shù)目至少部分地取決于日光收集面積的所要大小，可最初通過(guò)既定用于所收集的光的效用來(lái)確定所述大小。此外，陣列的大小還至少部分地受收集于接收器中的焦點(diǎn)軌跡上的光束圖案的所要均勻性影響。通常通過(guò)較小的陣列大小來(lái)取得增加的均勻性。在本發(fā)明的一方面中，拋物面反射器定位于距接收器的相同焦距處以增加所收集光圖案的均勻性。在動(dòng)作9230處，調(diào)整所述多個(gè)陣列中的每一反射器的位置以優(yōu)化聚集于接收器上的光束?？稍诓渴鹛?yáng)能聚集器時(shí)或在測(cè)試階段中或在生產(chǎn)模式中利用時(shí)實(shí)施所述調(diào)整。此外，當(dāng)至少部分地基于所測(cè)量的操作數(shù)據(jù)及從所述數(shù)據(jù)產(chǎn)生的相關(guān)性能度量操作所述太陽(yáng)能聚集器時(shí)可執(zhí)行調(diào)整。調(diào)整通常目標(biāo)在于取得所述接收器上的均勻所收集光圖案，所述接收器包括用于能量轉(zhuǎn)換的PV模塊。除均勻性以外，調(diào)整所述光圖案以大致完全聚焦于所述PV有源元件(例如，PV模塊中的太陽(yáng)能電池)上以增加所述模塊的性能?？山?jīng)由安裝于太陽(yáng)能收集器中或功能性地耦合到所述太陽(yáng)能收集器的追蹤系統(tǒng)來(lái)自動(dòng)執(zhí)行所述調(diào)整。此自動(dòng)化系統(tǒng)可增加接收器的復(fù)雜性，因?yàn)閷⒃谒鼋邮掌髦邪惭b與控制組件及相關(guān)測(cè)量裝置相關(guān)聯(lián)的電路以便實(shí)施追蹤或優(yōu)化。然而，可通過(guò)PV模塊的增加的性能(因保持所述陣列內(nèi)的反射器的最佳日光聚集配置而導(dǎo)致)來(lái)抵消與增加的復(fù)雜性相關(guān)聯(lián)的成本。
在動(dòng)作9240處，根據(jù)所述接收器中的所聚集光的圖案而在所述接收器上配置光伏模塊。在本發(fā)明的一方面中，由于反射器的反射表面上的缺陷、反射表面的扭轉(zhuǎn)失真及所反射光的圖案的相關(guān)聯(lián)失真、反射表面上污跡的累積等中的至少一者，即使所安裝拋物面反射器的最佳配置也可導(dǎo)致聚焦于所述接收器上的光束圖案的不均勻形狀。相應(yīng)地，可將PV模塊中的PV電池(例如，VMJ、薄膜串接太陽(yáng)能電池、三結(jié)太陽(yáng)能電池或納米結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池)布置成具有全異形狀的群集或單元(圖15A到圖15C)以便增加對(duì)所收集的光的暴露且因此增加能量轉(zhuǎn)換性能。此外，配置所述PV模塊可包括擺放附加PV元件(例如，1620或1670)以被動(dòng)地校正所收集的光的圖案的移位或失真。在動(dòng)作9250處，將熱收獲裝置安裝于所述接收器上以收集通過(guò)光收集所產(chǎn)生的熱量。在本發(fā)明的一方面中，所述熱收獲裝置可為使流體循環(huán)以收集并運(yùn)送熱量的金屬蛇管或通道化收集器中的至少一者。在另一方面中，所述熱能收獲裝置可為將熱量轉(zhuǎn)換成電以補(bǔ)充光伏能量轉(zhuǎn)換的熱電裝置。圖23是根據(jù)本文中所描述的方面用以調(diào)整太陽(yáng)能聚集器的位置以實(shí)現(xiàn)預(yù)定性能的實(shí)例性方法9300的流程圖。可通過(guò)調(diào)整組件(例如，8710)或其中處理器或功能性地耦合到其的處理器來(lái)實(shí)施標(biāo)的實(shí)例性方法9300。盡管針對(duì)太陽(yáng)能聚集器進(jìn)行圖解說(shuō)明，但實(shí)例性方法9300可經(jīng)實(shí)施以用于調(diào)整一個(gè)或一個(gè)以上拋物面反射器的位置。在動(dòng)作9310處，通過(guò)測(cè)量或從數(shù)據(jù)庫(kù)檢索中的至少一者來(lái)收集太陽(yáng)能聚集器的性能數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)庫(kù)包括當(dāng)前及歷史操作數(shù)據(jù)。在動(dòng)作9320處，報(bào)告所述太陽(yáng)能聚集器的狀況。在動(dòng)作9330處，至少部分地基于所述所收集的性能數(shù)據(jù)而產(chǎn)生性能度量。性能度量可包括能量轉(zhuǎn)換效率、能量轉(zhuǎn)換的電流輸出、熱能產(chǎn)生等中的至少一者。此外，可針對(duì)PV模塊中PV元件的一組群集、針對(duì)單個(gè)群集或針對(duì)群集內(nèi)一組一個(gè)或一個(gè)以上構(gòu)成PV元件來(lái)產(chǎn)生性能度量。在動(dòng)作9340處，評(píng)價(jià)性能度量是否令人滿意。在一方面中，此種評(píng)價(jià)可基于所述性能度量的一組一個(gè)或一個(gè)以上預(yù)界定閾值，其中令人滿意的性能度量被定義為高于一個(gè)或一個(gè)以上閾值的性能；可通過(guò)掌管太陽(yáng)能聚集器的操作者來(lái)建立所述組一個(gè)或一個(gè)以上閾值。當(dāng)評(píng)價(jià)動(dòng)作9340的結(jié)果指示性能度量是令人滿意的時(shí)，將流程引導(dǎo)到動(dòng)作9310以進(jìn)行進(jìn)一步性能數(shù)據(jù)收集。在一方面中，在預(yù)定等待周期(例如，一小時(shí)、12小時(shí)、一天)流逝之后可將流程重新引導(dǎo)到動(dòng)作9310。在另一方面中，在將流程引導(dǎo)到動(dòng)作9310之前，可向操作者輸送消息(例如，經(jīng)由終端機(jī)或計(jì)算機(jī))，從而詢問(wèn)是否需要進(jìn)一步性能數(shù)據(jù)收集。當(dāng)評(píng)價(jià)動(dòng)作2340的結(jié)果顯露性能度量令人不滿意或低于一個(gè)或一個(gè)以上閾值時(shí)，在動(dòng)作9350處調(diào)整太陽(yáng)能聚集器的位置且將流程重新引導(dǎo)到動(dòng)作9310以進(jìn)行進(jìn)一步數(shù)據(jù)收集。如在本說(shuō)明書(shū)中所采用，術(shù)語(yǔ)“處理器”可指大致任一計(jì)算處理單元或裝置，包含但不限于包含單核處理器、具有軟件多線執(zhí)行能力的單處理器、多核處理器、具有軟件多線執(zhí)行能力的多核處理器、具有硬件多線技術(shù)的多核處理器、平行平臺(tái)及具有分布式共享存儲(chǔ)器的平行平臺(tái)。另外，處理器可指集成電路、專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、可編程邏輯控制器(PLC)、復(fù)雜可編程邏輯裝置(CPLD)、離散門(mén)或晶體管邏輯、離散硬件組件或其設(shè)計(jì)用來(lái)執(zhí)行本文所述功能的任一組合。處理器可利用納米級(jí)架構(gòu)，例如但不限于基于分子及量子點(diǎn)的晶體管、開(kāi)關(guān)及門(mén)，以便優(yōu)化空間使用或增強(qiáng)用戶裝備的性能。也可將處理器實(shí)施為計(jì)算處理單元的組合。在本說(shuō)明書(shū)中，例如“存儲(chǔ)”、“數(shù)據(jù)存儲(chǔ)”、“數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件”、“數(shù)據(jù)庫(kù)”等術(shù)語(yǔ)及與組件的操作及功能性相關(guān)的大致任一其它信息存儲(chǔ)組件是指“存儲(chǔ)器組件”或體現(xiàn)于“存儲(chǔ)器”中的實(shí)體或組成所述存儲(chǔ)器的組件。應(yīng)了解，本文所述的存儲(chǔ)器組件可為易失性存儲(chǔ)器或非易失性存儲(chǔ)器，或可包括易失性存儲(chǔ)器及非易失性存儲(chǔ)器兩者。通過(guò)例示而非限定的方式，非易失性存儲(chǔ)器可包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)、可編程ROM(PR0M)、電可編程ROM (EPR0M)、電子可擦除ROM (EEPROM)或快閃存儲(chǔ)器。易失性存儲(chǔ)器可包括充當(dāng)外部高速緩沖存儲(chǔ)器的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)。通過(guò)例示而非限定的方式，RAM可具備許多種形式，例如同步RAM (SRAM)、動(dòng)態(tài)RAM (DRAM)、同步DRAM (SDRAM)、雙倍數(shù)據(jù)速率 SDRAM (DDR SDRAM)、增強(qiáng)型 SDRAM (ESDRAM)、同步鏈路(Synchlink) DRAM (SLDRAM)及直接Ram總線RAM(DRRAM)。另外，本文中所揭示的系統(tǒng)或方法的存儲(chǔ)器組件既定包含但不限于包含這些及任何其它合適類型的存儲(chǔ)器?？墒褂脴?biāo)準(zhǔn)編程及/或工程設(shè)計(jì)技術(shù)將本文所述的各種方面或特征實(shí)施為一種方法、設(shè)備或制品。此外，也可通過(guò)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中且由處理器執(zhí)行的程序模塊或硬件與軟件或硬件與固件的其它組合來(lái)實(shí)施本說(shuō)明書(shū)中所揭示的各種方面。本文所用術(shù)語(yǔ)“制品”既定囊括可從任一計(jì)算機(jī)可讀裝置、載體或媒體存取的計(jì)算機(jī)程序。舉例來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)可讀媒體可包括但不限于磁性存儲(chǔ)裝置(例如，硬磁盤(pán)、軟磁盤(pán)、磁條...)、光盤(pán)(例如，壓縮光盤(pán)(⑶)、數(shù)字多功能光盤(pán)(DVD)、藍(lán)光盤(pán)(BD)...)、智能卡及快閃存儲(chǔ)器裝置(例如，卡、棒、鍵驅(qū)動(dòng)器…)。特定就由上述組件、裝置、電路、系統(tǒng)等所執(zhí)行的各種功能來(lái)說(shuō)，除非另有指示，否則用于描述此類組件的術(shù)語(yǔ)(包括對(duì)“構(gòu)件”的引用)既定對(duì)應(yīng)于執(zhí)行所描述組件的規(guī)定功能的任一組件(例如，功能等效物)，即使其在結(jié)構(gòu)上并不等同于所揭示的執(zhí)行本文所圖解說(shuō)明的實(shí)例性方面中的功能的結(jié)構(gòu)。在此方面，還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，各種方面包括系統(tǒng)以及具有用于執(zhí)行各種方法的動(dòng)作及/或事件的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀媒體。本文中所用“例示性” 一詞用于意指“用作實(shí)例、例子或例示”。本文中描述為“例示性”的任一方面或設(shè)計(jì)均未必應(yīng)解釋為較其它方面或設(shè)計(jì)為佳或有利。此外，實(shí)例是僅出于清晰及理解的目的而提供且并非打算以任一方式限定本發(fā)明或其相關(guān)部分。應(yīng)了解，原本可呈現(xiàn)眾多額外或替代實(shí)例，但出于簡(jiǎn)明的目的已將其省略。上文所描述的內(nèi)容包括本發(fā)明的實(shí)例。當(dāng)然，不可能出于描述本發(fā)明的目的而描述各組件或方法的每一種可構(gòu)想的組合，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可認(rèn)識(shí)到，可具有本發(fā)明的許多其它組合及排列。相應(yīng)地，本發(fā)明既定囊括所有此類仍歸屬于所附權(quán)利要求書(shū)的精神及范圍內(nèi)的變更、修改及變化。此外，就本詳細(xì)說(shuō)明或權(quán)利要求書(shū)中所用術(shù)語(yǔ)“包括(includes)”來(lái)說(shuō)，所述術(shù)語(yǔ)的包括方式既定類似于術(shù)語(yǔ)“包含(comprising)”在權(quán)利要求書(shū)中用作轉(zhuǎn)折詞時(shí)“包含(comprising)” 被解釋的那樣。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能聚集器，其特征在于其包含: 多個(gè)拋物面反射器陣列，其中每一拋物面反射器包含經(jīng)由附接到骨干梁的一組支撐肋彎折成槽形狀的反射元件； 一個(gè)或一個(gè)以上接收器，其從所述多個(gè)拋物面反射器陣列收集光，所述收集器包含用于能量轉(zhuǎn)換的光伏模塊或熱能收獲系統(tǒng)中的至少一者；以及 調(diào)整系統(tǒng)，其用以優(yōu)化從所述多個(gè)拋物面反射器陣列收集光的所述一個(gè)或一個(gè)以上接收器中的每一者中的所收集光的圖案的光強(qiáng)度分布以使所述太陽(yáng)能聚集器的性能度量最大，其中所述性能度量為電能產(chǎn)生或熱能產(chǎn)生中的至少一者。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能聚集器，其特征在于其中所述光伏模塊包含一組光伏電池群集，其經(jīng)布置以最佳地利用所述所收集的光，所述組群集中的所述光伏電池包括結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池、結(jié)晶鍺太陽(yáng)能電池、基于III到V族半導(dǎo)體的太陽(yáng)能電池、基于銅鎵硒的太陽(yáng)能電池、基于銅銦硒的太陽(yáng)能電池、非晶硅電池、薄膜串接太陽(yáng)能電池、三結(jié)太陽(yáng)能電池或納米結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池中的至少一者。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能聚集器，其特征在于其中所述組光伏電池群集中的每一光伏電池為單片式且沿垂直于含有所述光伏模塊的平面的特定軸而定向。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能聚集器，其特征在于其中所述組光伏電池群集中的每一群集包含以串聯(lián)連接電耦合的一個(gè)或一個(gè)以上行的多個(gè)光伏電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能聚集器，其特征在于其中所述一個(gè)或一個(gè)以上行的所述多個(gè)光伏電池中的至少一者包含電流匹配的光伏有源元件，其中所述光伏有源元件是至少部分地基于在模擬的操作現(xiàn)場(chǎng)條件下在測(cè)試設(shè)施中進(jìn)行的性能表征而電流匹配的。
6.一種用以組裝太陽(yáng)能收集器的方法，其特征在于所述方法包含: 通過(guò)經(jīng)由附接到骨干梁的一組支撐肋將平坦反射材料的一部分彎曲成槽形狀來(lái)組裝拋物面反射器； 將多個(gè)經(jīng)組裝拋物面反射器陣列安裝于支撐框架中； 調(diào)整所述多個(gè)陣列中的每一拋物面反射器的位置以優(yōu)化收集于接收器上的光束圖案，其中所述調(diào)整動(dòng)作包括自動(dòng)追蹤每一拋物面反射器的所述位置以使所述所收集光束的圖案的波動(dòng)最?。灰约? 根據(jù)所述接收器中的所聚集光的圖案而在所述接收器上配置光伏模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用以組裝太陽(yáng)能收集器的方法，其特征在于其進(jìn)一步包含在所述接收器上安裝熱收獲裝置以收集通過(guò)光收集所產(chǎn)生的熱量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用以組裝太陽(yáng)能收集器的方法，其特征在于自動(dòng)追蹤每一拋物面反射器的所述位置以使所述所收集光束的圖案的波動(dòng)最小包含以下各項(xiàng)中的至少一者:通過(guò)測(cè)量或接入到本地或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)收集數(shù)據(jù)；致動(dòng)電機(jī)以調(diào)整所述太陽(yáng)能收集器中的元件的位置；或報(bào)告所述太陽(yáng)能收集器的狀況。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用以組裝太陽(yáng)能收集器的方法，其特征在于根據(jù)所述接收器中的所聚集光的圖案而在所述接收器上配置光伏模塊進(jìn)一步包含在全異單元群集中的所述光伏模塊中布置一組光伏電池以便增加所述組光伏電池對(duì)所收集光的暴露。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用以組裝太陽(yáng)能收集器的方法，其特征在于其中所述全異單元群集包含以串聯(lián)連接電耦合的一個(gè)或一個(gè)以上行的多個(gè)光伏電池。
全文摘要
本發(fā)明提供用于安裝、部署、測(cè)試、操作及管理太陽(yáng)能聚集器的系統(tǒng)及方法。本發(fā)明揭示用于經(jīng)由將經(jīng)調(diào)制激光輻射發(fā)射到光伏(PV)電池的位置上(或其附近)來(lái)評(píng)價(jià)太陽(yáng)能收集器的性能及質(zhì)量的機(jī)制。本發(fā)明揭示在距源(例如，太陽(yáng)能收集器或圓盤(pán))的兩個(gè)距離處定位兩個(gè)接收器。這些接收器用于收集可與標(biāo)準(zhǔn)或其它閾值進(jìn)行比較的光，從而診斷所述收集器的質(zhì)量。接收器包括用于能量轉(zhuǎn)換的光伏(PV)模塊或用于熱能收獲的模塊?？梢愿鞣N配置來(lái)擺放PV模塊中的PV電池以使電流輸出最大。此外，熱量調(diào)節(jié)組合件從所述PV電池及其它熱區(qū)移除熱量，以將溫度梯度維持在預(yù)定等級(jí)內(nèi)。
文檔編號(hào)H01L31/18GK103107225SQ201210593389
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2009年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月3日
發(fā)明者詹姆斯·托馬斯·扎盧斯基, 特里·扎胡蘭尼克, 尼爾·D·塞特, 伯納德·L·塞特 申請(qǐng)人:美環(huán)太陽(yáng)能股份有限公司