一種多功能聚光太陽能光電板及用圖
【專利摘要】一種多功能聚光太陽能光電板及用途，它包括至少一個光電轉(zhuǎn)換體，每個光電轉(zhuǎn)換體由兩個形狀相同且由透明材料制成的長條狀的直角三棱體與固定于兩個三棱體之間的光伏電池板構(gòu)成，兩個直角三棱體的短直角面對稱設置于光伏電池板兩側(cè)，兩個直角三棱體的斜面鍍?yōu)榉瓷溏R面，兩個直角三棱體的各兩個直角面為透光面。本發(fā)明多功能聚光太陽能光電板可用作建筑物外墻墻面、房屋頂面及受陽光照射的設施表面。本發(fā)明能大幅度降低光電轉(zhuǎn)換成本，同時具有其它多種用途，不易損壞，且使用安裝方便可靠，易于維護。
【專利說明】
一種多功能聚光太陽能光電板及用途
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明涉及太陽能利用技術(shù)，特別是涉及一種以較低成本將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的多功能聚光太陽能光電板。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，太陽能是取之不盡，用之不竭，但人們尚未能大規(guī)模利用的重要能源。隨著煤、石油、天然氣等化石能源的減少及價格的不斷上漲，人類直接從太陽能中獲取能量已變得越來越重要。目前已有各種各樣的太陽能利用設備被使用，如光電轉(zhuǎn)換及光熱轉(zhuǎn)換設備等。其中，光電轉(zhuǎn)換設備已用于人造衛(wèi)星、太陽能汽車等設備上。其所應用的光伏電池板能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，但因光伏電池板造價高昂，易損壞，且只具有單一的發(fā)電用途，不便安裝使用，不能大規(guī)模應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有太陽能光電轉(zhuǎn)換設備的缺陷，而提供一種能大幅度降低光電轉(zhuǎn)換成本，同時具有其它多種用途，不易損壞，且使用安裝方便可靠，易于維護的多功能聚光太陽能光電板。
[0004]本發(fā)明的目的還在于提供該多功能聚光太陽能光電板的用途。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種多功能聚光太陽能光電板，它包括至少一個光電轉(zhuǎn)換體，每個光電轉(zhuǎn)換體由兩個形狀相同且由透明材料制成的長條狀的直角三棱體與固定于兩個三棱體之間的光伏電池板構(gòu)成，兩個直角三棱體的短直角面對稱設置于光伏電池板兩側(cè)，兩個直角三棱體的斜面鍍?yōu)榉瓷溏R面，兩個直角三棱體的各兩個直角面為透光面。
[0006]光電轉(zhuǎn)換體的兩個直角三棱體的短直角面相對的銳角α工須滿足αI >12arcsinln,]]>其中η為三棱體透明材料相對于空氣的折射率。
[0007]Q1 的取值范圍為I.I?I.4X 12arcsinln.]]>
兩個直角三棱體與光伏電池板由導熱透明膠粘接固定。
[0008]透明膠凝固后相對空氣的折射率m須滿足m>nsin(90°jaD。
[0009]該多功能聚光太陽能光電板由多個光電轉(zhuǎn)換體粘貼于基材上表面而形成。
[0010]基材為板狀體，其上表面設有多條與光電轉(zhuǎn)換體的斜面相吻合的凹槽，其下表面為平面。
[0011]本發(fā)明也提供了該多功能聚光太陽能光電板的用途，它可用作建筑物外墻墻面、房屋頂面及受陽光照射的設施表面。
[0012]本發(fā)明的貢獻在于，由于太陽光通過反射和全反射而聚集，使得光伏電池板的用量僅占普通光伏電池的1/4?1/7，因而有效降低了太陽能光電轉(zhuǎn)換設備的成本。又因本發(fā)明的光伏電池板置于兩個三棱體之間，避免了與空氣的直接接觸，因此不易損壞，壽命較長且易于或免于維護。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖1A為整體立體示意圖，圖1B為光電轉(zhuǎn)換體立體示意圖，圖1C為光電轉(zhuǎn)換體平面示意圖，圖1D為垂直于三棱體透光面的剖面圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的聚光原理圖。
[0015]圖3是光線垂直于三棱體采光面與端面的交線，但傾斜于采光面的聚光原理圖。
[0016]圖4是光線傾斜于三棱體采光面與端面的交線的聚光原理圖。
【具體實施方式】
[0017]下列實施例是對本發(fā)明的進一步解釋和說明，對本發(fā)明不構(gòu)成任何限制。
[0018]參閱圖1，本發(fā)明的多功能聚光太陽能光電板包括至少一個光電轉(zhuǎn)換體10，每個光電轉(zhuǎn)換體10由兩個形狀相同且由透明材料制成的長條狀的直角三棱體11、12與固定于兩個三棱體之間的光伏電池板13構(gòu)成，如圖1B所示，所述直角三棱體11、12由玻璃、有機玻璃、透明樹脂等透明材料制成，優(yōu)選折射率高的玻璃材料，其長度可以根據(jù)實際需要而確定。更具體地說，如圖1A?圖1D所示，該直角三棱體11、12為直角三棱體，兩個直角三棱體11、12的斜面111、121鍍?yōu)榉瓷溏R面，兩個直角三棱體的各兩個直角面112、113、122、123為透光面。圖1D中，兩個直角三棱體11、12的短直角面對稱設置于光伏電池板13兩側(cè)。具體地說，兩個直角三棱體11、12與光伏電池板13由導熱透明膠粘接固定，所述透明膠凝固后相對空氣的折射率m須滿足mSnsinOcnaO，本例中，m為1.45。
[0019]如圖1D所示，所述光電轉(zhuǎn)換體10的兩個直角三棱體11、12由玻璃制成，其短直角面相對的銳角W須滿足al>12arCsinln，]]>其中η為三棱體透明材料相對于空氣的折射率。具體地說，αι的取值范圍為1.1?1.4 X 12arcsinln，]]>本例中，η為1.8,?的值為18°。
[0020]如圖1A所示，本發(fā)明的多功能聚光太陽能光電板100由多個光電轉(zhuǎn)換體10粘貼于基材20上表面而形成。具體地說，所述基材20為硬泡沫塑料板制成的狀體，其上表面設有多條與光電轉(zhuǎn)換體10的斜面相吻合的凹槽21，其下表面為平面，多個光電轉(zhuǎn)換體10嵌入所述凹槽21中，并粘貼固定。多個光伏電池板13通過設于其端部的導電端子相并聯(lián)到公共輸出端。
[0021]該多功能聚光太陽能光電板可用作建筑物外墻墻面和房屋頂面，它可代替原有的建筑外墻和屋頂面層材料及保溫隔熱材料，并可用作太陽能發(fā)電裝置。它亦可用作受陽光照射的設施，如火車和公共汽車頂面。
[0022]本發(fā)明的工作原理可以結(jié)合圖2?圖4加以說明，如圖2，al>12arcsinln,]]>光線垂直進入透光面112(圖2中僅示了直角三棱體11)，經(jīng)反射鏡面111偏轉(zhuǎn)角度反射至同一透光面112，此時入射角xl=2a l>arcsinln ,]]>在透光面112發(fā)生全反射，這樣光在兩個面之間來回反射，最后集中射向中間透光面113上，又有透明粘膠折射率m>nsin(90°-2ai)，因此光線穿過透光面113及粘膠均勻地射向光伏電池板13產(chǎn)生電能。
[0023]若光線垂直三棱體透光面112與端面的交線A’，并傾斜于透光面112，沿光線折射的傾斜方向剖視，得圖3，經(jīng)計算α/>α?，上述對圖1的分析仍然成立，光線最后集中射向光伏電池板13。
[0024]若因條件限制，光線與三棱體透光面112與端面的交線Α’傾斜，此時要滿足光聚集條件為:
a>12(arcsinln+arcsinsin0n)] ]>(β為光線入射角)，
因此在太陽斜射時只要適當增大α角滿足上式條件，光線亦能集中射向光伏電池板，如圖4。因此，經(jīng)設計好的多功能聚光太陽能光電板可以貼在不同朝向的平面上，不受朝向限制(當然為了獲得最多的太陽能，在安裝時應盡可能使組裝后形成的等腰三棱體端面與采光面的交線與光線垂直)。另外經(jīng)計算可知本發(fā)明還可以把透光面收到的70%?90%散射光聚集到光伏電池板13上，產(chǎn)生電能。
[0025]另由上可知，本發(fā)明的多功能聚光太陽能光電板的光電轉(zhuǎn)換體10的寬高比主要取決于直角三棱體材料的折射率(一般^在口丨匕卜丨^一代^“幻^之間^根據(jù)普通玻璃及有機玻璃的折射率經(jīng)計算可知，其寬度可以是高度的4?7倍，因而近似于薄片狀。這樣光經(jīng)過4?7倍的聚集大幅度降低了昂貴光伏電池板的用量，大幅降低了成本。
[0026]另外，根據(jù)光路的可逆性原理本多功能聚光太陽能光電板的外觀顏色主要取決于光伏電池板顏色，因此外觀顏色可調(diào)。
[0027]盡管通過以上實施例對本發(fā)明進行了揭示，但是本發(fā)明的范圍并不局限于此，在不偏離本發(fā)明構(gòu)思的條件下，以上各構(gòu)件可用所屬技術(shù)領域人員了解的相似或等同元件來替換。
【主權(quán)項】
1.一種多功能聚光太陽能光電板，其特征在于，它包括至少一個光電轉(zhuǎn)換體(10)，每個光電轉(zhuǎn)換體(10)由兩個形狀相同且由透明材料制成的長條狀的直角三棱體(11、12)與固定于兩個三棱體之間的光伏電池板(13)構(gòu)成，兩個直角三棱體(11、12)的短直角面(113、123)對稱設置于光伏電池板(13)兩側(cè)，兩個直角三棱體(11、12)的斜面(111、121)鍍?yōu)榉瓷溏R面，兩個直角三棱體的各兩個直角面(I 12、113、122、123)為透光面，在每個直角三棱體中，經(jīng)過反射鏡面反射的光在長直角面(112、122)發(fā)生全反射。2.如權(quán)利要求1所述的多功能聚光太陽能光電板，其特征在于，若光線垂直進入透光面(112)，則所述光電轉(zhuǎn)換體(10)的兩個直角三棱體(11、12)的短直角面相對的銳角01須滿足其中η為三棱體透明材料相對于空氣的折射率;若光線與三棱體透光面(112)與端面的交線傾斜，光電轉(zhuǎn)換體(10)的兩個直角三棱體(11、12)的短直角面相對的銳角α則要滿足光聚集條件為: 其中，β為光線入射角。3.如權(quán)利要求2所述的多功能聚光太陽能光電板，其特征在于，所述兩個直角三棱體(11、12)與光伏電池板(13)由導熱透明膠粘接固定，所述透明膠凝固后相對空氣的折射率m須滿足IuSnsin(QOc^a1) 04.如權(quán)利要求1所述的多功能聚光太陽能光電板，其特征在于，其由多個光電轉(zhuǎn)換體(10)粘貼于基材(20)上表面而形成。5.如權(quán)利要求4所述的多功能聚光太陽能光電板，其特征在于，所述基材(20)為板狀體，其上表面設有多條與光電轉(zhuǎn)換體(10)的斜面相吻合的凹槽(21)，其下表面為平面。6.如權(quán)利要求4所述的多功能聚光太陽能光電板的用途，其特征在于，該太陽能光電板用作建筑物外墻墻面和/或房屋頂面。7.如權(quán)利要求4所述的多功能聚光太陽能光電板的用途，其特征在于，該太陽能光電板用作受陽光照射的設施表面。
【文檔編號】H01L31/055GK106024936SQ201610425533
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】凌旭芬
【申請人】昆山訶德新能源科技有限公司