[发明专利]聚光光伏和热太阳能收集器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求按照35U.S.C.§119（e）（1）于2009年12月7日提交的临时申请号61/283,588的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

背景技术

传统的太阳能收集器具有低能量转换效率。一个典型的平板光伏（PV）电池板只将15%-20%的入射辐射能量转化成电能，而一个典型的平板集热器将大约50%的入射辐射能量转化成热量。因为它们不集中太阳能，平板集热器通常不能用在期望将一种流体加热到150℉以上温度的应用中。这导致本行业称呼的“低品质热量”。美国专利号4,392,008（以下简称“Cullis”中披露了一种具有代表性的平板装置。

传统的平板太阳能收集器还价格昂贵，主要是因为它们包含大量的硅太阳能电池。产生约250W电力的一个典型PV电池板包含约20平方英尺的硅太阳能电池，这要求太阳能级硅（例如6N纯度）。这些电池是典型太阳能电池板最昂贵的元件，即使是适合太阳能电池板使用的最便宜形式的硅。

因为它们的低效率和对尺寸增加的相应需求，传统的太阳能收集器通常庞大而笨重。这降低了它们的安装选项，或增加了安装的费用和灵活性。这使得用户使用最佳数目的太阳能电池的能力受到限制，以及最佳定位该太阳能收集器的能力受到限制。

这些缺点导致涉及集中辐射太阳能的各种尝试的解决方案。例如，海恩斯（Hines）等人披露了集中“具有传统平板光伏太阳能电池板的方便尺寸和市场接受度的模块（modules having a convenient size and market acceptance of traditional flat photovoltaic solar panels）”公开号U.S.2007/0193620A1，其全部内容通过引用结合于此。霍赫贝格（Hochberg）和考斯登（Costen）（图1）披露了一种轻量、廉价的聚光太阳能收集器，其在圆筒形壳体中采用了一个抛物形反射器，美国专利号6,994,082，其全部内容通过引用结合于此。吉尔伯特（Gilbert）披露了一种低聚光光伏和热太阳能收集器，其采用“至少一个细长的横截面为V形的光束，第一和第二太阳光线的光反射组成该V形光束的侧柱的对应内部面的表面（at least one elongated cross-sectionally V-shape beam,a first and second sunray light reflecting surfaces integral to the respective interior faces of the V-shape beam side legs）。”公开号U.S.2010/0282315，其全部内容通过引用结合于此。但是，此类聚光系统的缺点是：聚光光伏“在阳光明媚的天气运行最有效，因为云层和阴天条件产生漫射光，其本质上是不能集中的（operates most effectively in sunny weather since clouds and overcast conditions create diffuse light,which essentially cannot be concentrated）。”美国公开号U.S.2010/0282315，其全部内容通过引用结合于此。