專利名稱：納米自潔聚光太陽能菲涅爾透鏡的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能聚光透鏡領(lǐng)域，尤指一種用于太陽能聚光的納米自潔菲涅爾聚 光透鏡的制造方法。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)20年代，物理學(xué)家菲涅爾提出透鏡的制造理論連續(xù)光學(xué)表面的成像特 性，主要取決于表面的曲率，而軸向厚度是次要的因素，在大多數(shù)情況下，厚度的增加是由 于表面曲率或孔徑的要求所造成的.所以，把透鏡2個(gè)表面之間的厚度減小，光學(xué)元件仍 可把光線聚焦到原來的厚透鏡焦點(diǎn)上.依據(jù)上述理論，產(chǎn)生了平面菲涅爾透鏡，參見附圖 1。菲涅爾透鏡主要用于聚光和準(zhǔn)直，目前主要應(yīng)用在液晶顯示器、投影儀、太陽能聚光透鏡寸。菲涅爾透鏡多是由聚烯烴材料鑄壓而成的薄片，也有玻璃制作的。鏡片表面一面 為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓，透鏡的要求很高，一片優(yōu)質(zhì)的透鏡必須是表面光 潔，紋理清晰，其厚度隨用途而變，齒高多在Imm左右。目前大型透射式太陽能聚光透鏡一般都采用平面菲涅爾透鏡，這些菲涅爾透鏡都 沒有自清潔能力，而在實(shí)際使用條件下存在灰塵覆蓋透鏡表面影響發(fā)電量問題。由于聚光 太陽能發(fā)電裝置需要在戶外使用，特別是在條件比較嚴(yán)酷的地區(qū)，比如在我國西北部地區(qū)， 這些地區(qū)大都風(fēng)沙大，而菲涅爾透鏡的光面需要暴露在空氣中，這樣由于風(fēng)沙、灰塵附著在 透鏡表面會影響聚光效率。解決這一問題較好的途徑就是采用納米技術(shù)來使菲涅爾透鏡暴 露在空氣中的光面部分有自清潔功能。所謂納米自清潔技術(shù)的原理在于蓮花效應(yīng)，所謂蓮花效應(yīng)是指蓮葉表面具有超疏 水以及自潔的特性，經(jīng)過一場傾盆大雨，蓮葉的表面總是能保持干燥；滾動的水珠會順便把 一些灰塵污泥的顆粒一起帶走，達(dá)到自我清潔的效果，這就是蓮花總是能一塵不染的原因。 因此如果能夠在透鏡的表面形成如同蓮葉一樣的納米微結(jié)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)透鏡的表面自清潔 功能。目前在透鏡表面形成納米微結(jié)構(gòu)主要有兩種方式一、在透鏡表面鍍納米膜或者 涂覆涂層(參見中國專利200710024707. 6 “太陽能電池組件封裝用玻璃板”)；二、通過微 加工使材料表面具有納米結(jié)構(gòu)。第一種方式成本較高，并不適合大規(guī)模推廣；第二種方式目 前主要采用機(jī)械微加工的方式，這種加工方式要求精度高，加工難度大，導(dǎo)致加工成本也居 高不下。因此，能否提供一種成本較低、加工簡單方便的方式在透鏡表面形成納米微結(jié)構(gòu)是 本領(lǐng)域的技術(shù)人員孜孜以求解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種納米自潔聚光太陽能菲涅爾透鏡的制造方法，采用本 專利方法可以非常方便的制作出納米微結(jié)構(gòu)的菲涅爾透鏡，成本較低，加工簡單方便。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下
一種納米自潔聚光太陽能菲涅爾透鏡的制造方法，首先，將一納米結(jié)構(gòu)鋼化玻璃 或者玻璃陶瓷的納米結(jié)構(gòu)面放置朝上作為熱壓基板；其次，將一亞克力板在熱壓基板上進(jìn) 行熱壓成型形成一面具有納米微結(jié)構(gòu)的菲涅爾透鏡。再次，對形成有納米結(jié)構(gòu)的菲涅爾透鏡進(jìn)行表面鋼化或者硬化處理。優(yōu)選地，所述納米結(jié)構(gòu)玻璃陶瓷為PbF2 · Si02納米結(jié)構(gòu)玻璃陶瓷。優(yōu)選地，所述菲涅爾透鏡為平面菲涅爾透鏡。通過上述方法制作的納米結(jié)構(gòu)的自潔聚光太陽能菲涅爾透鏡由一具有自潔功能 的納米結(jié)構(gòu)“平面”(接受太陽直射光)與一菲涅爾透鏡面組成。本專利中，納米結(jié)構(gòu)玻璃陶瓷的納米結(jié)構(gòu)類似蓮葉的微結(jié)構(gòu)，荷葉的表面附著無 數(shù)個(gè)微米級的蠟質(zhì)乳突結(jié)構(gòu)。用電子顯微鏡觀察這些乳突時(shí)，可以看到在每個(gè)微米級乳突 的表面又附著許多與其結(jié)構(gòu)相似的納米級顆粒，科學(xué)家將其稱為荷葉的微米_納米雙重結(jié) 構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)可以在德國波恩大學(xué)植物研究所所長威廉巴特洛特及其領(lǐng)導(dǎo)的小組對應(yīng)的發(fā) 明及發(fā)現(xiàn)中找到具體結(jié)構(gòu)描述，本專利采用的蓮葉納米結(jié)構(gòu)實(shí)際上是把蓮葉的納米結(jié)構(gòu)適 當(dāng)?shù)暮喕唧w的就是把相應(yīng)的納米尺寸等比擴(kuò)大2-5倍，雖然等比擴(kuò)大了 2-5倍但是由于 是用于聚光太陽能技術(shù)，這種結(jié)構(gòu)同樣可以起到自潔作用，主要是聚光太陽能技術(shù)的聚光 透鏡平面每天都會運(yùn)動，同時(shí)會與地面成不同的角度，這樣同樣可以起到自潔作用。本專利的效果在于一直以來，太陽能聚光透鏡主要采用平面菲涅爾透鏡進(jìn)行聚光，但是由于常規(guī)制 作的菲涅爾透鏡，特別是亞克力(PMMA)材料制作的菲涅爾透鏡沒有自潔功能，業(yè)界一直無 法找到改進(jìn)的辦法。本專利巧妙的將納米技術(shù)引入到聚光太陽能技術(shù)領(lǐng)域中來，巧妙的規(guī) 避了采用鍍膜或涂覆涂層產(chǎn)生納米結(jié)構(gòu)技術(shù)所產(chǎn)生的制作難度及成本高的問題，采取了別 具一格、與眾不同的納米微加工方式，這種類似于“模具生產(chǎn)”的方式不但降低了成本，而且 加工速度快，為太陽能聚光透鏡提供了一種具有成本更優(yōu)的選擇。


圖1為本專利方法生產(chǎn)的納米自潔聚光太陽能菲涅爾透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案一種納米自潔聚光太陽能菲涅爾透鏡的制造方法，首先，將一 PbF2 · Si02納米結(jié)構(gòu)玻璃陶瓷或者鋼化玻璃的納米結(jié)構(gòu)面放置 朝上作為熱壓基板；納米結(jié)構(gòu)玻璃陶瓷采用市售的各種納米結(jié)構(gòu)玻璃陶瓷，具體結(jié)構(gòu) 可以參考中國發(fā)明專利“一種納米結(jié)構(gòu)玻璃陶瓷及其溶膠一凝膠制備方法”(申請?zhí)?200510078781.7，申請日2005-06_13)公布了一種氟化鉛二氧化硅玻璃陶瓷制備出的 PbF2-Si02納米結(jié)構(gòu)玻璃陶瓷塊體純度高、均勻性好，直徑達(dá)30mm，厚度達(dá)l_5mm，呈高度透 明性，并具有良好的機(jī)械性能(顯微硬度達(dá)150kg/mm2)；納米結(jié)構(gòu)鋼化玻璃也采用市售的 各種納米結(jié)構(gòu)鋼化玻璃，具體如長春新世紀(jì)納米技術(shù)研究所投入運(yùn)用的納米自潔凈鋼化玻璃.
其次，將一亞克力板在熱壓基板上進(jìn)行熱壓成型形成一面具有納米微結(jié)構(gòu)的平面菲涅爾透鏡。再次，對形成有納米結(jié)構(gòu)的菲涅爾透鏡進(jìn)行表面鋼化或者硬化處理。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，上述的具體實(shí)施方式
只是示例性的，是為了更好的使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解本專利，不能理解為是對本專利保護(hù)范圍的限制，只要是根據(jù) 本專利所揭示精神的所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
一種納米自潔聚光太陽能菲涅爾透鏡的制造方法，其特征在于首先，將一納米結(jié)構(gòu)鋼化玻璃或者玻璃陶瓷的納米結(jié)構(gòu)面放置朝上作為熱壓基板；其次，將一亞克力板在熱壓基板上進(jìn)行熱壓成型形成一面具有納米結(jié)構(gòu)的菲涅爾透鏡。
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米自潔聚光太陽能菲涅爾透鏡的制造方法，其特征在于 再次，對形成有納米結(jié)構(gòu)的菲涅爾透鏡進(jìn)行表面鋼化或者硬化處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米自潔聚光太陽能菲涅爾透鏡的制造方法，其特征在于 所述納米結(jié)構(gòu)玻璃陶瓷為PbF2 · Si02納米結(jié)構(gòu)玻璃陶瓷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米自潔聚光太陽能菲涅爾透鏡的制造方法，其特征在于 所述菲涅爾透鏡 為平面菲涅爾透鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米自潔聚光太陽能菲涅爾透鏡的制造方法，首先，將一納米結(jié)構(gòu)鋼化玻璃或者玻璃陶瓷的納米結(jié)構(gòu)面放置朝上作為熱壓基板；其次，將一亞克力板在熱壓基板上進(jìn)行熱壓成型形成一面具有納米微結(jié)構(gòu)的菲涅爾透鏡。采用本方法可以非常方便的制作出納米微結(jié)構(gòu)的菲涅爾透鏡，成本較低，加工簡單方便。
文檔編號G02B3/08GK101840011SQ20101014684
公開日2010年9月22日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者王士濤 申請人:上海聚恒太陽能有限公司;王士濤