專利名稱：用于聚光太陽能的菲涅爾透鏡的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能聚光裝置，尤其涉及一種用于聚光太陽能的菲涅爾透鏡。
背景技術：
人類面臨能源短缺，溫室效應加劇，環境污染嚴重。太陽能作為一種主要的清潔能 源，日益受到重視。目前的太陽能發電主要采用單晶硅電池、多晶硅電池或者薄膜電池。這 幾種電池受工藝和原理的限制，效率比較低；與傳統能源相比，成本高出1倍以上，這成為 制約太陽能發電大規模應用的瓶頸之一 。 太陽光聚光方式分為反射式和透射式兩種，其中針對透射式聚光研究更多。太陽 光透射聚光一般采用塑料菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡采用鋸齒形狀近似透鏡的曲面，太陽光 經過鋸齒面折射后會聚到焦點附近，形成的光斑遠小于菲涅爾透鏡的面積。菲涅爾透鏡具 有復制加工方便，節省透鏡材料等特點。菲涅爾透鏡的效率和壽命直接關系到高倍聚光太 陽能發電系統的效率和壽命。 對于太陽能發電應用，系統壽命要求20年以上。目前太陽能聚光用的菲涅爾透鏡 多采用P匿A(聚甲基丙烯酸甲酯)材料加工而成。PMMA材料的菲涅爾透鏡在太陽能聚光領 域中應用存在如下不足 1、 PMMA材料強度不高，尤其不適合大面積的菲涅爾透鏡及菲涅爾透鏡陣列，材料 自重會引起的透鏡變形，從而影響聚光光斑變大，降低系統效率。 2、PMMA材料耐候性不夠好，在長期暴曬下材料容易黃變，引起透過率下降，降低系 統效率和壽命。 3、 PMMA材料表面硬度不高，在風沙環境下表面容易劃傷，降低系統效率和壽命。 4、PMMA材料容易形變，在野外潮濕環境，經過多次高低溫循環后，材料容易翹曲變 形，影響聚光光斑變大，降低系統效率和壽命。 5、PMMA材料膨脹系數較高，與玻璃、金屬等膨脹系數相差較大，密封和固定困難， 并且難以保證密封的長壽命。 近年來，隨著GaAs(砷化鎵)3PN節電池效率提升到40X，1000倍以上(系統有效 受光面積與太陽能電池有效面積之比)高倍聚光太陽能發電系統的研發日益受到重視，高 倍聚光發電具有更高的發電效率，更低的發電成本。
實用新型內容本實用新型的目的，就是為了提供一種強度更高、壽命更長的用于聚光太陽能的
菲涅爾透鏡。 為了達到上述目的，本實用新型采用了以下技術方案一種用于聚光太陽能的菲 涅爾透鏡，其特點是，由純玻璃壓制而成，其一面為光潔的平面，另一面為菲涅爾齒形面，齒 形面的中間方形部分為有效透光部分，四周設有用于固定的邊。[0013] 所述的有效透光部分設有一系列的齒形同心圓，每個齒形同心圓的寬度為10mm 等寬，每個齒形同心圓的深度由透鏡的焦距、玻璃材料的折射率以及齒中心到菲涅爾透鏡 光軸的距離決定。 所述的各齒形同心圓上的齒為鋸齒形齒，每個鋸齒形齒都具有一個透光齒面和一 個不透光的齒側面，透光齒面為光潔的斜平面，不透光的齒側面接近垂直，具有2-5°的脫 模角度。 本實用新型用于聚光太陽能的菲涅爾透鏡由于采用了以上技術方案，與現有技術 相比，具有以下的優點和和特點 1、本實用新型的菲涅爾透鏡采用太陽能常用的超白玻璃壓制而成，成本低，透過 率高。并經過鋼化，強度高，不易變形。 2、由于采用純玻璃制作而成，材料耐候性非常好，長期使用材料透過率不會下降， 材料不會變形。 3、材料硬度高，不易劃傷，并且易于清洗。 4、由于采用純玻璃制作，材料全部可以回收再利用，非常環保。 5、壽命長，可以滿足25年以上的太陽能發電系統的實用要求。 6、10mm間距的齒形有利于改善焦面上光斑的均勻性。
圖1是本實用新型的用于聚光太陽能的菲涅爾透鏡的基本結構示意圖； 圖2是圖1的A-A向剖視結構示意圖； 圖3本實用新型中的鋸齒形齒的結構示意圖； 圖4是本實用新型的光學原理示意圖。
具體實施方式參見圖1、圖2，本實用新型的用于聚光太陽能的菲涅爾透鏡，由純玻璃壓制而成， 其一面1為光潔的平面，另一面2為菲涅爾齒形面，齒形面的中間方形部分21為有效透光 部分，四周22設有用于固定的邊。 有效透光部分21設有一系列的齒形同心圓，各齒形同心圓上的齒為鋸齒形齒，每 個齒形同心圓的寬度為10mm等寬，每個齒形同心圓的深度由透鏡的焦距、玻璃材料的折射 率以及齒中心到菲涅爾透鏡光軸的距離決定。 本實用新型中的鋸齒形齒的結構如圖3所示，每個鋸齒形齒都具有一個透光齒面 a和一個不透光的齒側面b，透光齒面a為光潔的斜平面，不透光的齒側面b接近垂直，具有 2-5°的脫模角度a 。 本實用新型的光學原理如圖4所示，垂直入射的太陽光，經過菲涅爾透鏡的平面， 不改變方向，入射到傾斜的齒形面a上，經過玻璃材料的折射，太陽光線改變方向，向焦點M 會聚。光線的折射滿足光學原理中的折射定律。
權利要求一種用于聚光太陽能的菲涅爾透鏡，其特征在于由純玻璃壓制而成，其一面為光潔的平面，另一面為菲涅爾齒形面，齒形面的中間方形部分為有效透光部分，四周設有用于固定的邊。
2. 如權利要求1所述的用于聚光太陽能的菲涅爾透鏡，其特征在于所述的有效透光部分設有一系列的齒形同心圓，每個齒形同心圓的寬度為10mm等寬，每個齒形同心圓的深 度由透鏡的焦距、玻璃材料的折射率以及齒中心到菲涅爾透鏡光軸的距離決定。
3. 如權利要求1所述的用于聚光太陽能的菲涅爾透鏡，其特征在于所述的各齒形同心圓上的齒為鋸齒形齒，每個鋸齒形齒都具有一個透光齒面和一個不透光的齒側面，透光齒面為光潔的斜平面，不透光的齒側面接近垂直，具有2-5°的脫模角度。
專利摘要本實用新型提供了一種用于聚光太陽能的菲涅爾透鏡，其特點是，由純玻璃壓制而成，其一面為光潔的平面，另一面為菲涅爾齒形面，齒形面的中間方形部分為有效透光部分，四周設有用于固定的邊。本實用新型的用于聚光太陽能的菲涅爾透鏡與現有技術相比，具有更高的強度和更長的壽命，而且成本低，透過率高。
文檔編號H02N6/00GK201464664SQ20092007773
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月30日 優先權日2009年6月30日
發明者章琳 申請人:章琳