專利名稱：一種采聚太陽能的掩模片的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于太陽能技術，具體涉及一種采聚太陽能的掩模片。
背景技術：
用太陽能發電是地球人的夢想。目前，因陽光電池每千瓦售價約4萬元，導致其不推廣使用。采用增大采光面和聚光等方法將陽光濃縮后再投射到陽光電池上發電，這樣，既能提高光電轉換效率、輸出電功率和經濟指標；又為綜合高效利用太陽能創造了有利條件。
已有的聚光部體有凸透鏡，拋物面或弧面反射式聚光器和折射式聚光器；還有平面化的全息聚光器和菲涅耳透鏡(菲涅耳波帶板)聚光器等。平面化的聚光器具有重量輕，體積小的優點；但它們也象凸透鏡、反射式聚光器、折射式聚光器一樣，都有室外工作的采光面被灰塵沾污而導致效率低，甚至失效的弊端。凸透鏡聚光器、反射式、和折射式聚光器，對波長短、能量高的紫外光波段就失效。恰恰利用短于可見光波長的光發電產生的能量，要比可見光多得多。
加之平面化的聚光器的工作面上都有一層介質，此介質存在表面反射和介質吸收，造成入射光的光能損失。全息聚光器的光透過率分布呈正弦波形，即透光帶沒有明顯的邊緣，透光帶與不透光帶之間沒有明顯的分界線；菲涅耳透鏡主要依據幾何光學中的光折射原理來設計的，此兩者都不具備衍射光在匯聚處的同相位光振幅疊加增大的條件。
發明內容
為了克服上述現有技術的不足，本實用新型的目的是提供一種可以將透射光衍射聚焦和增加光能的掩模片。
實現本實用新型目的采用的技術方案是掩模片為一矩形片狀體，由其四個邊方向上間隔排列的條狀遮光帶成井字形構成，兩相鄰條狀遮光帶之間形成方孔透光帶；掩模片也可為一圓形片狀體，由同心圓環遮光帶相間排列構成，各同心圓環遮光帶之間至少有一個以上的連接部位，兩相鄰同心圓環遮光帶之間形成圓孔透光帶；矩形片狀體和圓形片狀體上的遮光帶與透光帶的排列規律以遮光帶與透光帶的分界線至原點的距離XN、YN來確定，并遵循XN=±NλFn,YN=±NλFn,]]>其中圓形掩模片的各帶邊分界線(位置)稱為以圓心為中心的半徑值。式中Fn是掩模片的焦距，λ為入射光波長值，N是自然數1，2，3……。掩模片呈中心對稱關系，即在x軸上的光透過率分布函數圖，將其旋轉90°后能與y軸上的光透過率分布函數圖完全重合。
依據物理光學中的光衍射原理和光振幅疊加原理，通過計算掩模片的聚光斑位置到本片上各帶邊的光程差得知，孔邊緣的透射光發生衍射后匯聚在焦斑處的都是同相位的光；若不遮擋的邊框位置的光發生衍射后當其匯聚在焦斑處時，這些光都是反相位的光。由疊加原理可知，同相位的光其光振幅會發生同相位疊加增大的現象；反相位的光疊加時，其光振幅會減小。如果光振幅增大a倍，那么此光的光能會增大到a2倍，如a＝8，a2＝64。
本掩模片的創新之處不僅能使入射光匯聚在其焦斑處，而且以半個光波長的精確度計算光程差，找出各帶邊的分界線(位置)來實施透過孔邊緣的光發生衍射后能匯聚在焦斑處的光是同相位的光，反相位的光被邊框遮擋住，這樣便實現了此焦斑處的匯聚光，其光能就增大許多倍的目的。因陽光是多波段的光源，而本掩模片對多波段的光都有聚焦作用。用此掩模片拼湊成的聚光陣列板，有高效采聚太陽能的功能。
用平面化的掩模片拼湊成陣列來采聚太陽能，將陽光濃縮許多倍后，不僅能適宜于陽光電池發電，而且還能提高其光電轉換效率和輸出電功率。陽光電池產生的熱能，用穿過與陽光電池緊固在一起的散熱器通道中的冷卻水來吸收；被加熱的冷卻水收集貯藏，用于洗浴、制取飲用水、淡化海水或苦咸水；冬天用熱水取暖、夏天用來制冷等；還可用光耦合器放置在其焦斑處將光耦合進光纖光纜中，遠距離低損耗地傳送到地下室、礦井中、隧道中等場所直接照明，具有安全防爆、可靠、使用壽命長等優點；還可供花草樹苗、人畜曬太陽、保健、環保、衛生。
圖1是本實用新型矩形掩模片的結構示意圖。
圖2是本實用新型圓形掩模片的結構示意圖。
圖3是掩模片上各帶邊位置XN的示意圖。
圖4是用2λFnxO]]>為變數來表示掩模片的光透過率分布函數圖。
具體實施方式
見圖1，掩模片為一矩形片狀體，由其四個邊方向上間隔排列的條狀遮光1帶成井字形構成，兩相鄰條狀遮光帶1之間形成方孔透光帶2。見圖2，掩模片也可以為一圓形片狀體，由同心圓環遮光帶1相間排列構成，兩相鄰同心圓環遮光帶1之間形成圓孔透光帶2，各同心圓環遮光帶之間有四個連接部位3。掩模片上遮光帶與透光帶的排列規律以遮光帶與透光帶的分界線至原點的距離XN、YN來確定，并遵循XN=±NλFn,YN=±NλFn.]]>由該公式計算，掩模片的各帶邊分界線的位置XN如圖3所示。圓形掩模片的各帶邊分界線(位置)稱為以圓心為中心的半徑值。
掩模片的光透過率可以用圖形表示，圖4為用2λFnxO]]>為變數來表示掩模片的光透過率分布函數圖即在xO軸上的點如±1，±， ±7,±9,±11]]>……其光透率函數值t(xO)分別為1和0，或0和1都是重合點；這表示本掩模片光透率只有兩種值即1和0。而且各帶邊寬度是從中央往四周方向逐漸縮小而密集，其外貌與全息聚光片和菲涅耳透鏡有相似之處。
太陽光是多光譜帶的光，為計算方便，在可見光中選取光波長λ＝0.5×10-6米，本掩模片的主焦距Fn設定Fn＝O.5米，掩模片上各帶邊分界線XN
權利要求1.一種采聚太陽能的掩模片，其特征在于為一矩形片狀體，由其四個邊方向上間隔排列的條狀遮光帶成井字形構成，兩相鄰條狀遮光帶之間形成方孔透光帶；掩模片或者為一圓形片狀體，由同心圓環遮光帶相間排列構成，各同心圓環遮光帶之間至少有一個以上的連接部位，兩相鄰同心圓環遮光帶之間形成圓孔透光帶；矩形片狀體和圓形片狀體上的遮光帶與透光帶的排列規律以遮光帶與透光帶的分界線至原點的距離XN、YN來確定，并遵循XN=±NλFn,YN=±NλFn,]]>其中圓形掩模片的各帶邊分界線(位置)稱為以圓心為中心的半徑值。
專利摘要本實用新型公開了一種掩模片，其特征在于為一矩形片狀體，由其四個邊方向上間隔排列的條狀遮光帶成井字形構成，兩相鄰條狀遮光帶之間形成方孔透光帶；掩模片或者為一圓形片狀體，由同心圓環遮光帶相間排列構成，各同心圓環遮光帶之間至少有一個以上的連接部位，兩相鄰同心圓環遮光帶之間形成圓孔透光帶；矩形片狀體和圓形片狀體上的遮光帶與透光帶的排列規律以遮光帶與透光帶的分界線至原點的距離X
文檔編號F24J2/46GK2886443SQ20062005004
公開日2007年4月4日 申請日期2006年2月17日 優先權日2006年2月17日
發明者曹國斌 申請人:曹國斌