[发明专利]聚光系统

说明书

【技术领域】

在此披露的本发明涉及一个光学系统，特别涉及一个用于聚集光能的聚光光伏系统。

【背景技术】

虽然阳光这种太阳能发电的能源，看似丰富和无燃料费，但是阳光的这些好处却要被太阳能发电光伏(PV)电池的相当昂贵而抵消。而且，由于这些PV电池相当低的效能，PV电池就需要占用相当大的面积，才能产生足够量的电力。因此，提高PV电池的效能会降低太阳能发电的成本和/或增加太阳能发电装机容量。

聚光光伏(CPV)系统是通过光学元件将阳光聚集到相当小的太阳能电池上，减少使用昂贵的太阳能电池材料。CPV技术是一种将太阳能转换为电能的很重要的方法。

【发明内容】

本发明的目的在于提供能有效聚集光能的装置和方法。

一种装置，包括：一个聚光器，用于将入射光转换为会聚光；一个光准直元件，用于接受所述会聚光，并减小所述会聚光的会聚角度；一个光引导元件，用于引导所述减小角度的会聚光到一个光导以传输所述引导光。

一种方法，包括：收集并会聚入射光到一个光准直元件上；通过所述光准直元件以减小所述会聚光的会聚角度；将所述减小角度的会聚光转向引导到一个光导以传输所述引导光。

本发明的优点在于利用光准直元件来减小会聚光的会聚角度，从而使准直后的会聚光更容易在光导内以全反射形式传播，避免了由于遮挡、反射等造成的解耦作用而导致的光损失，从而获得更高的光学效率。

本发明贡献在于，由于独特的光学准直与光导设计，该系统具有大的光学容忍角度(大大降低对追踪器精度要求)、低光学损耗(可获得超高光电转换效率)、超高聚光比(进一步降低对电池材料需求)的优异特性，且简单可靠，是低成本的聚光太阳能系统的行之有效的解决方案之一。

【附图说明】

将参照以下附图描述本发明的非限制性和非穷尽性的实施例，其中在整个说明书里相同参照码是指相同部件，除非特别加以说明。

图1是一个实施例的聚光系统的截面图。

图2是一个实施例的聚光系统的透视图。

图3是一个实施例的聚光系统的一部分的截面图。

图4是一个实施例的聚光系统的截面图。

图5-17是多个实施例的聚光系统的一部分的截面图。

【具体实施方式】

在以下的详细描述中，阐述了众多具体细节，以便能够全面理解本发明主题。但是，本领域技术人员将会明白，在没有这些具体细节的情况下也可以实施本发明主题。另外，本领域技术人员所熟知的方法、装置或系统将不作详细描述，以免混淆所主张的发明主题。

在整个说明书里，“一个实施例”可以是指关于一个特别实施例而描述的一个特别特征、结构或特性，该特别实施例可以包含在本发明的至少一个实施例内。因此，在说明书里各个地方出现的“在一个实施例里”不一定意在指同一实施例或描述的任何一个特别实施例。此外，可以理解，在一个或多个实施例里，特定特征、结构或特性可以以各种方式进行组合。当然，这样那样的问题可随特定上下文的使用不同而不同。因此，描述的特定上下文或这些术语的使用能够提供关于将对所述情形得出的推论的有益的指导。

在一个实施例中，聚光系统可以包括一个或多个聚光器和一个光导结构。例如，该系统可以通过光学元件将太阳光聚集到相当小的光伏(PV)电池上，将太阳能转换成电能。聚光器可将入射阳光聚集到光准直器和/或光引导元件(light directing elements)上。例如，光准直和/或光引导元件可以将聚集的入射光准直在相当小的会聚角度内，并引导该准直光到一个光导结构，这将在以下描述。进行光准直的一个好处是，在光导结构里由于解耦作用导致的光损失会消失或者减小，以便将光传输到一个能量转换元件。在一个实施中，能量转换元件将光转换成不同形式的能量，如电能和热能，能量转换元件可以包括PV电池和/或热转换装置，本发明不受此限制。

在一个实施例中，一个或多个光准直和/或光引导元件可以置于光导结构的外部，使得光准直和/或光引导元件在光导结构的光传输路径之外。将光准直和/或光引导元件放置在这样的位置上，有一个好处就是，光准直和/或光引导元件不会阻碍光线在光导结构里的传输。一个相反的例子，光准直和/或光引导元件物理位于光导结构的内部，这会阻碍部分光线沿着光导结构行进。在一个实施中，光导结构，如杆型光导，可用于将光传输到一个能量转换元件，其物理地和/或光学地附于光导的末端区域。从多个聚光器出来的光线可共用同一个光导，尽管本发明主题不受此限制。