[发明专利]一种集光器及光伏发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，特别是涉及一种集光器及光伏发电系统。

背景技术

在能源短缺和环境问题加剧的当今，以太阳能为主的可再生能源的研究备受青睐。其中，将太阳能转换成电能的光伏发电技术是太阳能利用的主流技术。

在光伏发电中，为了在不使用太阳能跟踪系统的情况下进行聚光太阳能光伏发电，即能利用到太阳光的直射光、也能利用斜射光，一般通过设置有光波导基质的集光器将太阳光传输到粘贴于光波导基质侧面的太阳能电池，实现等效聚光。所谓光波导基质为由光透明介质构成的传输光频电磁波的导行结构，其传输原理为：在不同折射率的介质分界面上，电磁波的全反射现象使光波局限在光波导及其周围有限区域内传播。所谓集光器为通过在光波导基质中分布荧光材料或散射体而构成的集光器件。

现有的集光器中所利用的荧光材料或散射体为各向同性的材料，例如：各向同性的荧光材料、各向同性的纳米材料等，以实现对太阳光的等效集光。各向同性材料不会因为方向的不同而导致物理、化学等方面的性质发生变化，使得入射光或散射光在不同方向上的散射都是相同的。这导致了光波导基质中传输的散射光很大一部分由于角度小于全反射的临界角而逸出光波导，造成了多重散射的光波导泄漏问题，因而集光效率较低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种集光器及光伏发电系统，以提高集光器的集光效率，技术方案如下：

一种集光器，包括：

光波导基质，其为折射率大于空气折射率、具有规则形状的光透明介质；

各向异性散射体，其为具有规则形状、各向异性的无光学吸收纳米物质；

所述各向异性散射体按照光集中方向与光波导传输方向相同的排列方式分布在所述光波导基质内部；

其中，所述光集中方向为：光照射到所述各向异性散射体时，散射光的集中分布方向。

相应的，本发明实施例还提供一种光伏发电系统，包括：本发明实施例所述的集光器。

本发明实施例所提供的技术方案中，在光波导基质内部规则分布各向异性散射体，且排列方式为：各向异性散射体的光集中方向与光波导传输方向相同。当进入到光波导基质的入射光照射到散射体以及散射光照射到散射体时，由于散射体的各向异性特性，大部分散射光散射到光波导传输方向；而且传播到光波导基质表面的大部分散射光角度大于全反射的临界角，因此最终会进入光波导传输方向。可见，利用本方案所提供的集光器，减小了光波导泄漏，有效提高了集光效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的具有方体光波导基质的集光器结构示意图；

图2为本发明实施例具有方体光波导基质的集光器中各向异性散射体的光散射示意图；

图3为本发明实施例具有方体光波导基质的集光器的工作原理示意图；

图4为本发明实施例的具有柱体光波导基质的集光器结构示意图。

具体实施方式

为了减少现有集光器中所存在的光波导泄漏，提高集光器的集光效率，本发明实施例提供的一种集光器及光伏发电系统，通过改变集光器中的散射体的特性，达到提高集光效率的目的。首先对本发明实施例所提供的一种集光器进行介绍，该集光器包括：

光波导基质，其为折射率大于空气折射率、具有规则形状的光透明介质；

各向异性散射体，其为具有规则形状、各向异性的无光学吸收纳米物质；

所述各向异性散射体按照光集中方向与光波导传输方向相同的排列方式分布在所述光波导基质内部；

其中，所述光集中方向为：入射光照射到所述各向异性散射体时，散射光的集中分布方向。

本方案中，在光波导基质内部规则分布各向异性散射体，且排列方式为：各向异性散射体的光集中方向与光波导传输方向相同。当进入到光波导基质的入射光照射到散射体以及散射光照射到散射体时，由于散射体的各向异性特性，大部分散射光散射到光波导传输方向；而且传播到光波导基质表面的大部分散射光角度大于全反射的临界角，因此最终会进入光波导传输方向。可见，利用本方案所提供的集光器，减小了光波导泄漏，有效提高了集光效率。