一種基于cpc設計的三平面復合平面聚光器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種基于復合拋物面聚光器(CPC)設計的每年只需調整兩次傾角 的Ξ平面復合平面聚光器，屬于非跟蹤低倍率太陽能聚光技術領域。
【背景技術】
[0002] -直W來，太陽電池成本較高是光伏系統在實際應用中大規模推廣的阻力，太陽 電池作為光伏系統的主要元件，其高昂的造價，也使得光伏發電的成本居高不下。 Whitfield等人經研究發現，聚光太陽電池在高于正常太陽光福照的光強下其光電轉化效 率比在自然太陽光福照的光強下的光電轉化效率要高得多。由于太陽福射的密度較低，為 增強太陽福射強度，太陽能聚光技術由此應運而生，同時亦可W借助聚光技術來實現對太 陽能高溫領域的利用。另一方面，若輸出功率相同，采用聚光系統的光伏系統所需的太陽電 池的數量要少于常規的光伏系統所需的太陽能電池的數量，運也降低了光伏發電的系統成 本。當前較為人們所熟悉和研究較多的幾種太陽能聚光器有:槽式聚光器、碟式聚光器、塔 式聚光器、菲涅爾聚光器W及W復合拋物面聚光器(CPC)為代表的非成像聚光器。而前四種 聚光系統為跟蹤式聚光系統，雖然有更高的聚光比，但是結構復雜，成本較高，難W維護且 跟蹤系統會消耗一定的電能導致系統發電效率減小。而CPC不用跟蹤，只需做季節性的傾角 調整即可達到很好的聚光效果，是比較理想的低倍聚光器。但是復合拋物面聚光器反射面 弧度難W制造，增加了成本，并且由于聚光器本身的光學性質，其匯聚在吸收體即太陽能電 池上的光通量并不均勻，運也降低了太陽電池的發電效率。針對運些缺陷，本專利中的Ξ平 面復合平面聚光器，使用Ξ組平面反射面代替復合拋物面反射面，通過計算及實驗優化得 到最優化的尺寸結構，使得其年采光量達到相應理想聚光器的99.7%，而且改善了太陽電池 上的光通分布，使得光強分布更加均勻，從而提高了電池的發電效率，并且平面較拋物面更 易于制造，成本更低。
【發明內容】
[0003] 本實用新型旨在克服現有的CPC聚光器存在的一些不足，提出一種基于CPC設計的 Ξ平面復合平面聚光器，該復合平面聚光器可達到優異的光學性能，并且可W較大程度的 降低制造難度，節約材料，還能大幅提高聚集到太陽電池板上的光的均勻程度，使得太陽電 池效率提高。
[0004] 本實用新型的技術方案為:一種基于CPC設計的Ξ平面復合平面聚光器，由Ξ平面 復合平面聚光反射板（1)、太陽電池板(3)、支架(4)和玻璃蓋板(2)組成。其特征在于:所述 Ξ平面復合平面聚光反射板（1)固定在支架(4)上，所述太陽電池板(3)設置在聚光器吸收 體位置即聚光器底部，且太陽電池板的受光面朝向聚光器的入口，所述玻璃蓋板覆蓋在所 有聚光器的采光面上方，兩相鄰反射板間非光路部分為中空，W便于通風散熱;而設及光線 通過的光路部分應封閉，W減少灰塵進入;所述入射角(蘇)為太陽光線巧)與聚光器采光面 的的法線(6)的夾角。
[0005] 上述的Ξ平面復合平面聚光反射板（1)基于CPC反射面(7)設計，其特征在于:每個 Ξ平面復合平面聚光反射板（1)具有Ξ個平面反射面;CPC反射面(7)是一個拋物曲面，是所 述Ξ平面復合平面聚光反射板（1)的結構來源，但不是所述Ξ平面復合平面聚光反射板（1) 的結構;所述Ξ平面復合平面聚光反射板(1)的上下端點(8、9)與對應的CPC反射面(7)的上 下端點重合;所述Ξ平面復合平面聚光反射板（1)的Ξ個平面反射面的交點（10、11)在對應 的CPC反射面(7)上;所述Ξ平面復合平面聚光反射板（1)的上端點（8)的臨界角(殘)在51°~ 51.5°范圍內，組成Ξ平面復合平面聚光反射板（1)的Ξ個平面反射面中的上反射面與中反 射面的交點（10)的臨界角(舞)在64.1°~64.3°范圍內，中反射面與下反射面的交點（11)的 臨界角(爲)在77.1°~77.3°范圍內；在直角坐標系中，單體Ξ平面復合平面聚光反射板（1) 對應的CPC反射面(7)的方程為：
[0006]
[0007] 其中環為CPC反射面的接收半角，聲讀f舞|S)，并按Ct=(l.95~2.0)的聚光比截 短，所述Ct為CPC聚光器截短后的聚光比，即聚光器上開口的寬度與下方吸收體的寬度的比 值。
[0008] 上述的Ξ平面復合平面聚光器，每年須調整傾角(β)兩次，其特征在于:傾角(β)為 作為吸收體的太陽電池板(3)與水平面的夾角;每年春分到秋分間調整其傾角為λ-18°(± 1° );而秋分到下一年的春分間調整其傾角為λ+18° ( ± 1° )，其中λ為當地地理締度，具體調 整日期可W根據實際情況提前或延后。
[0009] 上述的Ξ平面復合平面聚光反射板可使用玻璃鏡面或鏡面不誘鋼制成;玻璃蓋板 可采用透射率高的超白玻璃或鋼化玻璃；電池板采用聚光太陽電池;支架可采用其他形式， 但都應可W調節傾角。
[0010] 本實用新型的工作原理為:在對應日期調整好傾角后，太陽福射穿過玻璃蓋板進 入Ξ平面復合平面聚光器的采光面，一部分直接照射到太陽電池板上，一部分經由Ξ平面 復合平面聚光反射板反射W后，到達太陽電池板上，入射到整個聚光器采光面上的絕大部 分太陽福射直接或經反射后被太陽電池板吸收，太陽電池板接收到的太陽福射能成倍增 加，本實用新型中的Ξ平面復合平面聚光器聚光比為1.95~2.0之間；太陽能電池發出的電 能可經整流后儲存在蓄電池里，也可經逆變器后并網發電。
[0011] 本實用新型的有益效果是:經實驗和計算，本實用新型中的Ξ平面復合平面聚光 器有不弱于現有的CPC聚光器的光學性能，并且太陽福射經Ξ平面復合平面聚光器匯聚到 太陽電池板上的光通量分布更加均勻，運在提高聚光太陽電池功率的同時可W有效提高聚 光太陽能電池的發電效率，經計算Ξ平面復合平面聚光器年采光量可達到對應的CPC聚光 器的99.7%，而且Ξ平面復合平面聚光器相對于CPC聚光器制造難度大為降低，并更加節約 材料，降低了成