本發(fā)明涉及太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及到一種太陽(yáng)能聚光機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前商業(yè)化太陽(yáng)能電池已經(jīng)發(fā)展到第三代，從第一代的晶硅電池到第二代的薄膜電池，再到目前第三代的多結(jié)電池，電池的轉(zhuǎn)換效率也從晶硅的~22%、薄膜的~15%提升到多結(jié)的~40%。聚光光伏是利用成本較電池低得多的聚光光學(xué)元件將入射太陽(yáng)光線進(jìn)行匯聚到太陽(yáng)能電池上，減少光伏材料使用面積，降低光伏發(fā)電度電成本。

由于聚光使得電池單位面積上接收的能量大大提高，會(huì)產(chǎn)生很高的溫度，因此晶硅電池一般用于低倍聚光，而高倍聚光光伏多采用III-V族多結(jié)太電池。雖然III-V族多結(jié)太電池可以吸收轉(zhuǎn)化較寬的太陽(yáng)光譜和承受較高的溫度，但是其成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于晶硅電池，而且結(jié)數(shù)越多，成本越高，因此，目前主要的應(yīng)用為鎵銦磷、砷化鎵、鍺三結(jié)電池。

鎵銦磷、砷化鎵、鍺三結(jié)電池由三個(gè)子電池（鎵銦磷子電池、砷化鎵子電池、鍺子電池）垂直疊加在鍺襯底上，分別吸收不同波段的太陽(yáng)能，轉(zhuǎn)換的電能串聯(lián)輸出，輸出電流將受限于串聯(lián)子電池輸出電流中的最小電流。由于鍺電池轉(zhuǎn)換的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鎵銦磷和砷化鎵電池，因此在串聯(lián)后，其多余的電流將轉(zhuǎn)化成熱能消散掉，造成系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)換效率降低，同時(shí)造成電池片溫度升高、壽命降低。

在聚光光伏技術(shù)中，由光學(xué)聚光鏡、光伏電池以及支撐附件組成的聚光模組是聚光光伏系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其聚光性能的好壞直接決定著光伏發(fā)電效率的高低，進(jìn)而決定了整個(gè)光伏系統(tǒng)的發(fā)電成本。目前聚光技術(shù)主要有反射式和透射式聚光兩種方式，目前聚光技術(shù)所用的聚光器主要有以下幾種：多碟共焦太陽(yáng)能聚光模組、二次反射的高倍聚統(tǒng)聚光模組、塔式系統(tǒng)聚光模組、多平面鏡聚光模組和多重拋物柱面聚光模組。以上這些聚光模組均是針對(duì)同一類型的電池設(shè)計(jì)，由于電池本身因素，在同等條件下，太陽(yáng)能電池不可能將所有能量進(jìn)行吸收利用，因此存在巨大的能量損失，因此需要一種能夠吸收熱量損失的太陽(yáng)能聚光模組。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種太陽(yáng)能聚光機(jī)構(gòu)，以解決現(xiàn)有太陽(yáng)能聚光機(jī)構(gòu)因吸收不完全導(dǎo)致能量損失，從而降低了太陽(yáng)能的利用率問題。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能聚光機(jī)構(gòu)，包括聚光箱以及設(shè)置在聚光箱內(nèi)的聚光模組；聚光箱由下底板、防護(hù)蓋以及兩個(gè)側(cè)板構(gòu)成一封閉箱體，聚光模組包括平面濾光鏡底座、拋物柱面反射鏡、鉸接在平面濾光鏡底座上的平面濾光鏡傾斜調(diào)節(jié)桿以及與平面濾光鏡傾斜調(diào)節(jié)桿固定連接且用于安裝平面濾光鏡的平面濾光鏡鏡架，平面濾光鏡鏡架通過鏡架支撐立柱與設(shè)置在平面濾光鏡傾斜調(diào)節(jié)桿上的平面濾光鏡傾斜調(diào)節(jié)支座固連，平面濾光鏡鏡架上安裝有用于調(diào)節(jié)平面濾光鏡旋轉(zhuǎn)角度的平面濾光鏡旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿，平面濾光鏡上方對(duì)應(yīng)設(shè)有硅電池，正下方設(shè)有三結(jié)太陽(yáng)能電池。

優(yōu)選的，聚光箱由下底板、防護(hù)蓋以及兩個(gè)側(cè)板構(gòu)成一封閉箱體。

優(yōu)選的，下底板的上方設(shè)有上底板，平面濾光鏡底座、反射鏡固定座和三結(jié)太陽(yáng)能電池均設(shè)于上底板上，上底板與下底板之間設(shè)有一布線層。

優(yōu)選的，三結(jié)太陽(yáng)能電池下端面設(shè)有三結(jié)太陽(yáng)能電池絕緣層，三結(jié)太陽(yáng)能電池絕緣層下端面安裝有三結(jié)太陽(yáng)能電池散熱器。

優(yōu)選的，三結(jié)太陽(yáng)能電池的頂部電池為鎵銦磷電池、中部電池為砷化鎵電池、底部電池為鍺電池，鎵銦磷電池吸收的波長(zhǎng)段為300nm~700nm，砷化鎵電池吸收的波長(zhǎng)段為600nm~1000nm，鍺電池吸收的波長(zhǎng)段為800nm~1800nm。

優(yōu)選的，硅電池的上端面依次設(shè)有硅電池絕緣層和硅電池散熱器，硅電池吸收濾光光線的波長(zhǎng)段為900nm~1100nm，硅電池由硅電池支座固定在防護(hù)蓋上。

優(yōu)選的，平面濾光鏡旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿通過平面濾光鏡旋轉(zhuǎn)支座活動(dòng)設(shè)于平面濾光鏡鏡架上。

優(yōu)選的，平面濾光鏡底座為凸型塊，凸型塊上開鑿有一U型槽，平面濾光鏡傾斜調(diào)節(jié)桿設(shè)于U型槽的開口上方。

優(yōu)選的，拋物柱面反射鏡由反射鏡固定座固定在上底板上。

優(yōu)選的，聚光模組設(shè)有兩組，且對(duì)稱設(shè)置在上底板上。

綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明通過在光線入射處設(shè)置拋物柱面反射鏡，并在平面濾光鏡的背面焦距處的正上方設(shè)有硅電池，正下方安裝有三結(jié)太陽(yáng)能電池，入射光線經(jīng)過拋物柱面反射鏡內(nèi)表面進(jìn)行匯聚并反射，匯聚光線經(jīng)平面濾光鏡進(jìn)行反射和透射，反射的光由三結(jié)太陽(yáng)能電池吸收，而鍺電池光譜范圍產(chǎn)生的多余能量由硅電池吸收，從而使得三節(jié)太陽(yáng)電池?fù)p失的能量被硅電池吸收，大大提高了太陽(yáng)能的利用率。

2、通過平面濾光鏡反射的光線入射到三結(jié)太陽(yáng)能電池表面，提高了三結(jié)太陽(yáng)能電池對(duì)太陽(yáng)能的吸收率，從而提高了聚光機(jī)構(gòu)對(duì)太陽(yáng)能的吸收效率，降低了成本。

3、分別在三結(jié)太陽(yáng)能電池和硅電池上安裝散熱器，且散熱器的進(jìn)口和出口均連接有水管，可進(jìn)行周期循環(huán)冷卻，從而提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明太陽(yáng)能聚光機(jī)構(gòu)的示意圖；

圖2為本發(fā)明太陽(yáng)能聚光機(jī)構(gòu)的主視圖；

圖3為聚光模組部分主視圖；

圖4為圖3的側(cè)視圖；

圖5為聚光模組的主視圖；

圖6為聚光模組的側(cè)視圖；

圖7為光路路徑圖；

其中，1、拋物柱面反射鏡；2、平面濾光鏡；3、三結(jié)太陽(yáng)能電池；4、硅電池；5、反射鏡固定座；6、上底板；7、平面濾光鏡底座；8、平面濾光鏡鏡架；9、平面濾光鏡旋轉(zhuǎn)支座；10、平面濾光鏡傾斜調(diào)節(jié)支座；11、鏡架支撐立柱；12、硅電池支座；13、三結(jié)太陽(yáng)能電池散熱器；14、三結(jié)太陽(yáng)能電池絕緣層；15、平面濾光鏡旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿；16、防護(hù)蓋；17、側(cè)板；18、下底板；19、平面濾光鏡傾斜調(diào)節(jié)桿；20、布線層；21、硅電池絕緣層；22、硅電池散熱器。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能聚光機(jī)構(gòu)，如圖1~7所示，包括聚光箱以及設(shè)置在聚光箱內(nèi)的聚光模組；聚光箱由下底板18、防護(hù)蓋16以及兩個(gè)側(cè)板17構(gòu)成一封閉箱體，聚光模組包括平面濾光鏡底座7、反射鏡固定座5、鉸接在平面濾光鏡底座7上的平面濾光鏡傾斜調(diào)節(jié)桿19以及與平面濾光鏡傾斜調(diào)節(jié)桿19固定連接且用于安裝平面濾光鏡2的平面濾光鏡鏡架8，平面濾光鏡鏡架8通過鏡架支撐立柱11與設(shè)置在平面濾光鏡傾斜調(diào)節(jié)桿19上的平面濾光鏡傾斜調(diào)節(jié)支座10固連，平面濾光鏡鏡架8上安裝有用于調(diào)節(jié)平面濾光鏡2旋轉(zhuǎn)角度的平面濾光鏡旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿15，平面濾光鏡2上方對(duì)應(yīng)設(shè)有硅電池4，正下方設(shè)有三結(jié)太陽(yáng)能電池3，硅電池4通過硅電池支座12固定在防護(hù)蓋16上，反射鏡固定座5上安裝有聚集入射光線的拋物柱面反射鏡1。

本發(fā)明的優(yōu)化實(shí)施例，下底板18的上方設(shè)有上底板6，平面濾光鏡底座7、反射鏡固定座5和三結(jié)太陽(yáng)能電池3均設(shè)于上底板6上，上底板6與下底板18之間設(shè)有一布線層20；三結(jié)太陽(yáng)能電池3下端面設(shè)有三結(jié)太陽(yáng)能電池絕緣層14，三結(jié)太陽(yáng)能電池絕緣層14下端面安裝有三結(jié)太陽(yáng)能電池散熱器13；三結(jié)太陽(yáng)能電池的頂部電池為鎵銦磷電池、中部電池為砷化鎵電池、底部電池為鍺電池，鎵銦磷電池吸收的波長(zhǎng)段為300nm~700nm，砷化鎵電池吸收的波長(zhǎng)段為600nm~1000nm，鍺電池吸收的波長(zhǎng)段為800nm~1800nm；硅電池的上端面依次設(shè)有硅電池絕緣層21和硅電池散熱器22，硅電池4吸收濾光光線的波長(zhǎng)段為900nm~1100nm；由于三結(jié)太陽(yáng)能電池底部鍺電池的電流是其他兩節(jié)電池電流的兩倍，而整體電池是串聯(lián)而成，因此由最小電流決定輸出電流；三結(jié)太陽(yáng)能電池的各電池的響應(yīng)光譜端不同，鍺電池的電流產(chǎn)生的熱量被損耗，而硅電池4可以將鍺電池吸收光譜范圍產(chǎn)生的多余的能量進(jìn)行吸收，從而使三結(jié)太陽(yáng)能電池3的電流匹配；三結(jié)太陽(yáng)能電池3的各電池的響應(yīng)光譜端不同而且產(chǎn)生的電流不匹配，導(dǎo)致電流失配，太陽(yáng)能利用率下降，造成能量損失，過高的熱量導(dǎo)致器件易老化，降低了使用壽命從而導(dǎo)致成本增加，而硅電池可以將多余的能量吸收，從而使三結(jié)太陽(yáng)能電池的電流匹配，提高太陽(yáng)能的利用率，從而提高整個(gè)裝置太陽(yáng)能的利用率。平面濾光鏡旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿15通過平面濾光鏡旋轉(zhuǎn)支座9活動(dòng)設(shè)于平面濾光鏡鏡架8上；平面濾光鏡底座7為凸型塊，凸型塊上開鑿有一U型槽，平面濾光鏡傾斜調(diào)節(jié)桿19設(shè)于U型槽的開口上方；聚光模組設(shè)有兩組，且對(duì)稱設(shè)置在上底板6上；聚光箱由透明材料制成。

通過平面濾光鏡傾斜調(diào)節(jié)桿19調(diào)節(jié)平面濾光鏡2的傾斜角度，平面濾光鏡旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿15旋轉(zhuǎn)平面濾光鏡鏡架8來調(diào)節(jié)平面濾光鏡2的旋轉(zhuǎn)角度，拋物柱面反射鏡1反射的光線通過平面濾光鏡2的正面反射到底部的三結(jié)太陽(yáng)能電池3的正面，平面濾光鏡2背面的濾光光線入射到硅電池4的正面。

在迪卡爾坐標(biāo)系中，拋物柱面反射鏡1內(nèi)側(cè)朝Y軸方向，平面濾光鏡2的正面沿Y軸傾斜一定的角度朝下放置，拋物柱面反射鏡1和平面濾光鏡2具有相同的對(duì)稱面，即YX坐標(biāo)平面，拋物柱面反射鏡1和平面濾光鏡在XZ平面內(nèi)的投影不相交，拋物柱面反射鏡1左側(cè)頂點(diǎn)的投影與平面濾光鏡右側(cè)邊無(wú)限接近，三結(jié)太陽(yáng)能電池3的正面在平面濾光鏡2反射光線的垂直正下方，硅電池4的正面在平面濾光鏡2背面焦距處的垂直正上方。當(dāng)光線沿著YO方向入射時(shí)，即平行于拋物柱面反射鏡1的對(duì)稱面XY平面，經(jīng)過拋物柱面反射鏡1的內(nèi)側(cè)匯聚并反射光線，平面濾光鏡2在焦距處正面反射由拋物柱面反射鏡1匯聚過來的光線到其正下方即沿著平行YO方向的三結(jié)太陽(yáng)能電池正面，平面濾光鏡2的背面濾光光線在焦距處入射到硅電池4的正面，使光線入射到三結(jié)太陽(yáng)能電池3表面可以提高電池的對(duì)太陽(yáng)能的吸收率，提高裝置整體對(duì)太陽(yáng)能的吸收效率，降低成本。拋物柱面反射鏡可由金屬材料制成，與常規(guī)透鏡相比，其成本低廉，易于加工。

光伏電池（鎵銦磷電池、砷化鎵電池和鍺電池）由相應(yīng)的導(dǎo)線進(jìn)行導(dǎo)電連接，通過膠膜固定安裝在下底板6上；一個(gè)散熱器上可固定一個(gè)以上的光伏電池，并將導(dǎo)線一起封裝成一體輸出直流電，并通過控制器進(jìn)行調(diào)整，利用逆變器轉(zhuǎn)變成三相交流電，或直接將直流電存儲(chǔ)在蓄電池中；拋物柱面反射鏡1由可反射的材料制成，如金屬材料，玻璃材料，鍍膜塑料等制成，其反射率可達(dá)90%以上；平面濾光鏡2由可進(jìn)行反射的材料制成并鍍膜或者進(jìn)行反射并能濾光的材料制成。三結(jié)太陽(yáng)能電池3和硅電池4聚光產(chǎn)生的太陽(yáng)能熱量分別由三結(jié)太陽(yáng)能電池散熱器13和硅電池散熱器22進(jìn)行散熱，三結(jié)太陽(yáng)能電池散熱器13和硅電池散熱器22由鋁制散熱板制成，并且中間開設(shè)有流道槽，三結(jié)太陽(yáng)能電池散熱器13和硅電池散熱器22的進(jìn)口和出口均連接有水管可進(jìn)行周期循環(huán)冷卻，三結(jié)太陽(yáng)能電池散熱器13和硅電池散熱器22的內(nèi)部工質(zhì)采用納米流體Al₂O₃-H₂O，納米流體Al₂O₃-H₂O的換熱系數(shù)高、傳熱性能好，與蒸餾水相比，更能有效地對(duì)太陽(yáng)能電池進(jìn)行散熱，上述采用主動(dòng)式散熱，使散熱更加高效，從而提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率。