[发明专利]用于聚光光伏组件的菲涅尔聚光镜

说明书

技术领域

本发明涉及光伏发电，尤其涉及一种用于聚光光伏组件的菲涅尔聚光镜。

背景技术

聚光光伏发电技术，是利用聚光光学系统将大面积的太阳能聚集在很小一片太阳电池上进行发电，从而减少电池的使用量，降低成本。为了改善电池面上的光照均匀性，同时增大聚光系统的容差角，降低对跟踪精度的要求，提高系统可靠性，通常，菲涅尔透镜被作为聚光光伏组件的聚光镜。

目前，聚光组件中的聚光光学系统，常由一次及二次聚光元件组成，其中一次聚光镜通常为菲涅尔聚光镜，二次镜通常为棱台型二次聚光镜。常规菲涅尔透镜为点聚焦的聚光镜。菲涅尔透镜通过硅胶层小齿的折射，将太阳光进行收集，汇聚至二次镜入射面，光线通过二次镜最终到达接收器。在跟踪良好的情况下，常规菲涅尔透镜将光线汇聚至焦点处，进入二次镜后，光线能够顺利到达接收面。在一定跟踪偏差情况下，将会出现以下问题：

第一，根据折射原理，从常规菲涅尔透镜入射的光线，将会向跟踪偏差的方向偏折，导致部分光线从二次镜入射面边缘的位置入射，从而使得光线在二次镜内部传播时打破全反射条件而出射，带来光学效率的降低；

第二，根据折射原理，经常规菲涅尔透镜入射的光线，偏折角将会有一定的增大，较大偏折角的光线进入二次镜后，更容易打破全反射条件，从二次镜侧壁出射，带来光学效率的损失；

如上所述，目前使用常规点聚焦的菲涅尔透镜作为聚光一次镜的聚光光伏系统，在一定跟踪偏差情况下，将有明显的光学效率降低，系统容差较小，在系统可靠性方面存在不足。

发明内容

本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种新型的用于聚光光伏组件的菲涅尔聚光镜。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种用于聚光光伏组件的菲涅尔聚光镜，包括钢化玻璃基底和覆盖在钢化玻璃基底上的齿形硅胶层，所述齿形硅胶层的中心部分具有常规圆弧形透镜结构，外围部分依次设有多个同心齿形环；中心部分的常规圆弧形透镜将入射的平行光汇聚至焦面的中心形成点光斑，外围部分的多个同心齿形环将入射的平行光折射至焦面的外围形成一圈环状光斑，成为多重聚焦的菲涅尔聚光镜。

所述多个同心齿形环的径向距离相等，高度由内至外依次变高，斜面的倾斜角度由内至外依次变大，多个同心齿形环将入射的平行光折射至焦面的外围形成一圈连续的环状光斑。

本发明用于聚光光伏组件的菲涅尔聚光镜，将传统的点聚焦型菲涅尔透镜进行改进，采用多重聚焦的思想，使得菲涅尔透镜在平行光入射下，中间部分与外围部分的光线分别汇聚于不同点，在原焦面上形成中心点光斑及外围环状光斑。不仅使得在一定跟踪偏差情况下，光线到达二次镜入射面时的位置发生调整，同时也使得光线在入射二次镜时的偏折角有所减小，两者均使得光线在二次镜内部传播时，更容易满足全反射条件，从而使得在一定跟踪偏差情况下，光学效率的损失得到降低，聚光系统容差角得到增大，系统整体性能得到提升。

附图说明

图1为用于聚光光伏组件的菲涅尔聚光镜的截面结构及光学原理示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明用于聚光光伏组件的菲涅尔聚光镜，包括钢化玻璃基底1和覆盖在钢化玻璃基底上的齿形硅胶层2，该齿形硅胶层的中心部分具有常规圆弧形透镜结构，外围部分依次设有多个同心齿形环；中心部分的常规圆弧形透镜将入射的平行光汇聚至焦面的中心形成点光斑，外围部分的多个同心齿形环将入射的平行光折射至焦面的外围形成一圈环状光斑，成为多重聚焦的菲涅尔聚光镜。

上述多个同心齿形环的径向距离相等，高度由内至外依次变高，斜面的倾斜角度由内至外依次变大，多个同心齿形环将入射的平行光折射至焦面的外围形成一圈连续的环状光斑。

本发明用于聚光光伏组件的菲涅尔聚光镜结合光线在聚光二次镜内部的传播特点，采用多重聚焦的设计思想，将常规点聚焦菲涅尔透镜改进成多重聚焦的菲涅尔透镜，使得在一定跟踪偏差情况下，光线在二次镜内部传播时更易满足全反射条件，光学效率的损失得到降低，从而增大了聚光系统的容差角，提高了系统的整体性能。