专利名称：一种非跟踪聚光光伏发电用梯度折射率透镜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及聚光光伏发电技术领域，特别是ー种薄膜梯度折射率透镜，可用于替代CPV技术中造价高昂的对日跟踪系统，井能实现把各个入射方向的光线会聚在面积较小的III-V族化合物半导体太阳能电池上，达到非跟踪聚光井能高效发电的目的。
背景技术：
聚光光伏发电是通过采用廉价的聚光系统将太阳光会聚到面积很小的高性能III-V族化合物半导体太阳能电池上，从而大幅度地降低成本及昂贵的太阳电池材料用量。这种高效的太阳能电池，需要透镜或镜面将接收到的太阳能放大成百上千倍，然后将放大的能量聚焦于其上。聚光倍数越高，所需太阳电池面积越小，从而有效减少系统占地面积和降低电池成本，減少生产所需能耗；也可与太阳能的热利用系统结合使用，大大提高了对 太阳能的利用效率。但CPV技术的缺点也很突出，需要人们预先对当地的光照參数进行测定，同时由于聚光电池片面积小，为了更加充分地利用太阳光，聚光光伏发电系统必须辅以精确的对日跟踪装置。传统对日跟踪系统有ー维跟踪和ニ维跟踪，都需要复杂的机电控制系统，这就増加了系统重量，不易安装且设计维护成本较高，跟踪设备和以后的维护费用在CPV系统中占据将近70%的成本。为达到高聚光比，跟踪精度通常要求在±1。，这极大地限制了光伏发电效果，并成为束缚聚光光伏发展的主要瓶颈。为了解决这ー难题，我们需要探索ー种非跟踪聚光技术，在降低成本的同时能够实现高效聚光发电的目的。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种非跟踪聚光光伏发电用梯度折射率透镜，通过外界光线由折射率小的膜层向折射率大的膜层偏转，实现各个方向入射的太阳光都能较好地会聚到太阳电池表面，达到理想的非跟踪聚光效果。为了实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案。一种非跟踪聚光光伏发电用梯度折射率透镜，包括ー个载玻片，其特征在于，所述载玻片表面由内向外层叠ニ层以上折射率由大到小依次渐变的薄膜，所述薄膜形成梯度渐变折射率。所述薄膜为SiO2-TiO2复合薄膜，折射率在I. 5^2. 2范围内渐变调节。所述薄膜的每层厚度为50(Tl000nm。所述SiO2-TiO2复合薄膜中TiO2含量由内层向外层逐渐降低，形成渐变折射率分布。本实用新型通过在载玻片表面由内向外依次排列折射率由大到小渐变的薄膜，形成梯度渐变折射率透镜，外界光线沿不同方向入射时都能按照由折射率小的区域向折射率大的区域偏转，进而实现对各个方向入射的太阳光都能较好地会聚到太阳能电池表面，达到理想的非跟踪聚光效果。
[0011]图I是本实用新型实施例中梯度折射率透镜结构示意图；图2是梯度折射率透镜应用于聚光光伏发电的聚光效果图。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型所提供的一种非跟踪聚光光伏发电用梯度折射率透镜，包括载玻片I、以及载玻片I表面由内向外依次堆积的SiO2-TiO2复合薄膜2、3、4、5、6，所述SiO2-TiO2复合薄膜2飞中TiO2含量依次减小，复合薄膜2飞的折射率亦依次减小，其折射率在I. 5 2. 2范围内渐变调节，复合薄膜2飞的每层厚度为50(Tl000nm。所述的SiO2-TiO2复合薄膜，其制备方法为溶胶-凝胶法，包括以下步骤I、将一个厚3mm，尺寸为I英寸’3英寸的载玻片I先用去离子水冲洗干净，再用丙酮超声清洗10分钟，接着用无水乙醇超声清洗10分钟，并在干燥箱中烘干，放置在洁净 室备用。2、调配SiO2-TiO2溶胶，将正硅酸乙酯、无水乙醇、盐酸、去离子水按摩尔比为I '2 I :50的比例混合，室温下搅拌I小时，得到SiO2溶液；将钛酸丁酯、无水乙醇、醋酸按摩尔比
I2 30的比例混合，室温下搅拌I小时，得到TiO2溶液，然后将TiO2溶液缓慢滴加到SiO2溶液并充分搅拌20分钟，形成制备第I层复合薄膜2所用的溶胶，陈化10天以备用。3、按上述方法依次调配TiO2含量减小的溶液，其中钛酸丁酯、无水乙醇、醋酸按摩尔比分别为I :4 :50,1 8 100,1 12 200,1 16 :300，并与上述配比相同的SiO2溶液混合，分别形成用于制备第2至第5层复合薄膜3飞所用的溶胶，陈化10天以备用。4、采用提拉法，将清洗好备用的载玻片I浸入步骤2所制备的溶胶中，停留2分钟，使基片表面与溶胶充分接触，然后以提拉速度为5cm/min的速度均匀提拉载玻片1，在洁净的空气中常温干燥20分钟，形成凝胶膜，然后在马弗炉中进行热处理，温度为450°C，时间为2小时,形成第一层SiO2-TiO2复合薄膜2。5、采用如上所述相同的工艺，依次形成第二至第五层SiO2-TiO2复合薄膜3飞，其中TiO2的含量依次递减。上述实施例仅是本实用新型的较佳实施方式，详细说明了本实用新型的技术构思和实施要点，并非是对本实用新型的保护范围进行限制，凡根据本实用新型精神实质所作的任何简单修改及等效结构变换或修饰，均应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种非跟踪聚光光伏发电用梯度折射率透镜，包括一个载玻片，其特征在于，所述载玻片表面由内向外层叠二层以上折射率由大到小依次渐变的薄膜，所述薄膜形成梯度渐变折射率。
2.根据权利要求I所述的一种非跟踪聚光光伏发电用梯度折射率透镜，其特征在于，所述薄膜为SiO2-TiO2复合薄膜，折射率在I. 5^2. 2范围内渐变调节。
3.根据权利要求I所述的一种非跟踪聚光光伏发电用梯度折射率透镜，其特征在于，所述薄膜的每层厚度为50(Tl000nm。
4.根据权利要求2所述的一种非跟踪聚光光伏发电用梯度折射率透镜，其特征在于，所述SiO2-TiO2复合薄膜中TiO2含量由内层向外层逐渐降低，形成渐变折射率分布。
专利摘要本实用新型公开一种非跟踪聚光光伏发电用梯度折射率透镜，包括一个载玻片，其特征在于，所述载玻片表面由内向外层叠二层以上折射率由大到小依次渐变的薄膜，所述薄膜形成梯度渐变折射率，所述薄膜为SiO2-TiO2复合薄膜，折射率在1.5~2.2范围内渐变调节；本实用新型通过在载玻片表面由内向外依次排列折射率由大到小渐变的薄膜，形成梯度渐变折射率透镜，外界光线沿不同方向入射时都能按照由折射率小的区域向折射率大的区域偏转，进而实现对各个方向入射的太阳光都能较好地会聚到太阳能电池表面，达到理想的非跟踪聚光效果。
文档编号H01L31/052GK202616270SQ201220205330
公开日2012年12月19日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者马立云, 王芸, 崔介东, 石丽芬, 沈洪雪 申请人:蚌埠玻璃工业设计研究院, 中国建材国际工程集团有限公司