一种基于cpc设计的三平面复合平面聚光器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种基于复合抛物面聚光器(CPC)设计的每年只需调整两次倾角 的Ξ平面复合平面聚光器，属于非跟踪低倍率太阳能聚光技术领域。
【背景技术】
[0002] -直W来，太阳电池成本较高是光伏系统在实际应用中大规模推广的阻力，太阳 电池作为光伏系统的主要元件，其高昂的造价，也使得光伏发电的成本居高不下。 Whitfield等人经研究发现，聚光太阳电池在高于正常太阳光福照的光强下其光电转化效 率比在自然太阳光福照的光强下的光电转化效率要高得多。由于太阳福射的密度较低，为 增强太阳福射强度，太阳能聚光技术由此应运而生，同时亦可W借助聚光技术来实现对太 阳能高溫领域的利用。另一方面，若输出功率相同，采用聚光系统的光伏系统所需的太阳电 池的数量要少于常规的光伏系统所需的太阳能电池的数量，运也降低了光伏发电的系统成 本。当前较为人们所熟悉和研究较多的几种太阳能聚光器有:槽式聚光器、碟式聚光器、塔 式聚光器、菲涅尔聚光器W及W复合抛物面聚光器(CPC)为代表的非成像聚光器。而前四种 聚光系统为跟踪式聚光系统，虽然有更高的聚光比，但是结构复杂，成本较高，难W维护且 跟踪系统会消耗一定的电能导致系统发电效率减小。而CPC不用跟踪，只需做季节性的倾角 调整即可达到很好的聚光效果，是比较理想的低倍聚光器。但是复合抛物面聚光器反射面 弧度难W制造，增加了成本，并且由于聚光器本身的光学性质，其汇聚在吸收体即太阳能电 池上的光通量并不均匀，运也降低了太阳电池的发电效率。针对运些缺陷，本专利中的Ξ平 面复合平面聚光器，使用Ξ组平面反射面代替复合抛物面反射面，通过计算及实验优化得 到最优化的尺寸结构，使得其年采光量达到相应理想聚光器的99.7%，而且改善了太阳电池 上的光通分布，使得光强分布更加均匀，从而提高了电池的发电效率，并且平面较抛物面更 易于制造，成本更低。
【发明内容】
[0003] 本实用新型旨在克服现有的CPC聚光器存在的一些不足，提出一种基于CPC设计的 Ξ平面复合平面聚光器，该复合平面聚光器可达到优异的光学性能，并且可W较大程度的 降低制造难度，节约材料，还能大幅提高聚集到太阳电池板上的光的均匀程度，使得太阳电 池效率提高。
[0004] 本实用新型的技术方案为:一种基于CPC设计的Ξ平面复合平面聚光器，由Ξ平面 复合平面聚光反射板（1)、太阳电池板(3)、支架(4)和玻璃盖板(2)组成。其特征在于:所述 Ξ平面复合平面聚光反射板（1)固定在支架(4)上，所述太阳电池板(3)设置在聚光器吸收 体位置即聚光器底部，且太阳电池板的受光面朝向聚光器的入口，所述玻璃盖板覆盖在所 有聚光器的采光面上方，两相邻反射板间非光路部分为中空，W便于通风散热;而设及光线 通过的光路部分应封闭，W减少灰尘进入;所述入射角(蘇)为太阳光线巧)与聚光器采光面 的的法线(6)的夹角。
[0005] 上述的Ξ平面复合平面聚光反射板（1)基于CPC反射面(7)设计，其特征在于:每个 Ξ平面复合平面聚光反射板（1)具有Ξ个平面反射面;CPC反射面(7)是一个抛物曲面，是所 述Ξ平面复合平面聚光反射板（1)的结构来源，但不是所述Ξ平面复合平面聚光反射板（1) 的结构;所述Ξ平面复合平面聚光反射板(1)的上下端点(8、9)与对应的CPC反射面(7)的上 下端点重合;所述Ξ平面复合平面聚光反射板（1)的Ξ个平面反射面的交点（10、11)在对应 的CPC反射面(7)上;所述Ξ平面复合平面聚光反射板（1)的上端点（8)的临界角(殘)在51°~ 51.5°范围内，组成Ξ平面复合平面聚光反射板（1)的Ξ个平面反射面中的上反射面与中反 射面的交点（10)的临界角(舞)在64.1°~64.3°范围内，中反射面与下反射面的交点（11)的 临界角(爲)在77.1°~77.3°范围内；在直角坐标系中，单体Ξ平面复合平面聚光反射板（1) 对应的CPC反射面(7)的方程为：
[0006]
[0007] 其中環为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为CPC聚光器截短后的聚光比，即聚光器上开口的宽度与下方吸收体的宽度的比 值。
[0008] 上述的Ξ平面复合平面聚光器，每年须调整倾角(β)两次，其特征在于:倾角(β)为 作为吸收体的太阳电池板(3)与水平面的夹角;每年春分到秋分间调整其倾角为λ-18°(± 1° );而秋分到下一年的春分间调整其倾角为λ+18° ( ± 1° )，其中λ为当地地理缔度，具体调 整日期可W根据实际情况提前或延后。
[0009] 上述的Ξ平面复合平面聚光反射板可使用玻璃镜面或镜面不诱钢制成;玻璃盖板 可采用透射率高的超白玻璃或钢化玻璃；电池板采用聚光太阳电池;支架可采用其他形式， 但都应可W调节倾角。
[0010] 本实用新型的工作原理为:在对应日期调整好倾角后，太阳福射穿过玻璃盖板进 入Ξ平面复合平面聚光器的采光面，一部分直接照射到太阳电池板上，一部分经由Ξ平面 复合平面聚光反射板反射W后，到达太阳电池板上，入射到整个聚光器采光面上的绝大部 分太阳福射直接或经反射后被太阳电池板吸收，太阳电池板接收到的太阳福射能成倍增 加，本实用新型中的Ξ平面复合平面聚光器聚光比为1.95~2.0之间；太阳能电池发出的电 能可经整流后储存在蓄电池里，也可经逆变器后并网发电。
[0011] 本实用新型的有益效果是:经实验和计算，本实用新型中的Ξ平面复合平面聚光 器有不弱于现有的CPC聚光器的光学性能，并且太阳福射经Ξ平面复合平面聚光器汇聚到 太阳电池板上的光通量分布更加均匀，运在提高聚光太阳电池功率的同时可W有效提高聚 光太阳能电池的发电效率，经计算Ξ平面复合平面聚光器年采光量可达到对应的CPC聚光 器的99.7%，而且Ξ平面复合平面聚光器相对于CPC聚光器制造难度大为降低，并更加节约 材料，降低了成