專利名稱：具有高冷卻速率的聚光光伏系統(tǒng)及方法
具有高冷卻速率的聚光光伏系統(tǒng)及方法
對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
作為非臨時(shí)申請(qǐng)的本專利申請(qǐng)為2008年9月17日提交的題目為“SYSTEMS AND METHODS FOR COLLECTING SOLAR ENERGY FOR CONVERSION TO ELECTRICAL ENERGY” 的同樣未決的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 12/212，249、2008年9月17日提交的題目為“APPARATUS FOR COLLECTING SOLAR ENERGY FOR CONVERSION TO ELECTRICAL ENERGY” 的同樣未決的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 12/212,408的部分連續(xù)申請(qǐng)，上述兩件美國(guó)專利申請(qǐng)的每一個(gè)都要求2007 年 9 月 17 日提交的題目為 “METHOD AND APPARATUS FOR CONVERTING SOLAR ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 60/993，946的優(yōu)先權(quán)，并且通過參考將上述所有三件申請(qǐng)合并于此。技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明一般涉及聚光光伏(CP V)系統(tǒng)和方法。尤其是，本發(fā)明涉及CPV模塊、系統(tǒng)和方法，其利用CPV模塊在一個(gè)或更多光伏(PV)電池上提供均勻地、聚集的太陽能分布以提高PV電池的冷卻以允許聚集更多太陽能，以及提供能夠以高成本效率實(shí)施的高能效系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
聚光光伏(CPV)系統(tǒng)和方法提供聚集的太陽輻射到光伏面上以產(chǎn)生電力。光伏面包括半導(dǎo)體材料，該半導(dǎo)體材料將太陽輻射轉(zhuǎn)變成直流電。典型材料可包括單晶硅、多晶硅、微晶硅、碲化鎘、硒化/硫化銅銦等等。眾所周知的，在半導(dǎo)體材料上的聚集的太陽輻射在發(fā)電方面提供更高的效率。光伏(PV)電池需要太陽能均勻分布。為聚集的太陽輻射提供均勻分布的常規(guī)方案包括積分球并利用不同波長(zhǎng)下的PV電池。這些常規(guī)方案包括各種缺陷，缺陷涉及在多個(gè)PV電池上提供均勻太陽輻射、冷卻PV電池以允許極高的太陽輻射集中度以及整體的成本效率。發(fā)明內(nèi)容
在示例性實(shí)施例中，一種聚光光伏模塊包括基部，包括設(shè)置在其中的孔腔；設(shè)置到基部的頂部部分；在頂部部分中的光學(xué)窗；設(shè)置到頂部部分的一個(gè)或更多光伏電池；及在基部中的兩個(gè)或更多開口，所述開口構(gòu)造為在孔腔內(nèi)提供冷卻流體。基于所述一個(gè)或更多光伏電池的數(shù)量確定孔腔的尺寸和形狀?？浊粯?gòu)造成提供從光學(xué)窗到每個(gè)所述一個(gè)或更多光伏電池的聚集太陽福射的朗伯分布(Lambertian distribution)?？浊豢杀挥酶呗瓷洳牧贤扛?，所述高漫反射材料包括聚四氟乙烯、壓制氧化鎂粉末和壓制硫酸鋇粉末中任意一種。替代地，基部包括高漫反射材料，并且其中孔腔形成在基部中，并且高漫反射材料包括聚四氟乙烯、壓制氧化鎂粉末和壓制硫酸鋇粉末中任意一種。光學(xué)窗構(gòu)造成從太陽能收集器接收聚集的太陽輻射，其中聚集的太陽輻射包括至少百倍日光的強(qiáng)度。冷卻流體基本上是光學(xué)透明的并且不導(dǎo)電的。冷卻流體包括四氯化鍺和四氯化碳中任意一種。
在另一不例性實(shí)施例中，一種聚光光伏系統(tǒng)包括聚光光伏模塊，所述模塊包括 基部，包括設(shè)置在其中的孔腔；設(shè)置到基部的頂部部分；在頂部部分中的光學(xué)窗；設(shè)置到頂部部分的一個(gè)或更多光伏電池；在基部中的兩個(gè)或更多開口，所述開口構(gòu)造為在孔腔內(nèi)提供冷卻流體；及連接到光學(xué)窗的太陽能收集器。其中基于所述一個(gè)或更多光伏電池的數(shù)量確定孔腔的尺寸和形狀，其中孔腔構(gòu)造成提供從光學(xué)窗到每個(gè)所述一個(gè)或更多光伏電池的聚集太陽輻射的朗伯分布?？蛇x地，孔腔被用高漫反射材料涂覆，其中所述高漫反射材料包括聚四氟乙烯、壓制氧化鎂粉末和壓制硫酸鋇粉末中任意一種。替代地，基部包括高漫反射材料，并且其中孔腔形成在基部中，其中所述高漫反射材料包括聚四氟乙烯、壓制氧化鎂粉末和壓制硫酸鋇粉末中任意一種。冷卻流體基本上是光學(xué)透明的并且不導(dǎo)電的，其中冷卻流體包括四氯化鍺和四氯化碳中任意一種。可選地，太陽能收集器包括初級(jí)反射器；次級(jí)反射器，其構(gòu)造為接收從初級(jí)反射器反射的太陽能并聚集所述太陽能；及在初級(jí)反射器中的開口，其中聚集的太陽能被次級(jí)反射器提供到開口 ；其中初級(jí)反射器和次級(jí)反射器每一個(gè)包括可充氣部件，其中聚光光伏模塊設(shè)置到初級(jí)反射器中的開口。替代地，太陽能收集器包括初級(jí)反射器；設(shè)置到初級(jí)反射器的透明且柔軟材料，其中所述透明且柔軟材料在可見及紅外范圍中基本上光學(xué)透明；及其中初級(jí)反射器和所述透明且柔軟材料的每一個(gè)包括可充氣部件，其中聚光光伏模塊設(shè)置到所述透明且柔軟材料。
在又一示例性實(shí)施例中，提出一種聚光光伏方法，包括在開口處接收聚集的太陽輻射；使聚集的太陽輻射偏轉(zhuǎn)離開孔腔到一個(gè)或更多光伏電池，其中聚集的太陽輻射以均勻分布偏轉(zhuǎn)到每個(gè)所述一個(gè)或更多光伏電池；基于聚集的太陽輻射在每個(gè)所述一個(gè)或更多光伏電池處產(chǎn)生電力；及利用接觸至少一個(gè)所述一個(gè)或更多光伏電池的冷卻流體來冷卻每個(gè)所述一個(gè)或更多光伏電池。冷卻流體是基本光學(xué)透明的，并且不導(dǎo)電。冷卻流體包括四氯化鍺和四氯化碳中任意一種。


此處參考附圖來說明和描述本發(fā)明，在附圖中相同的附圖標(biāo)記相應(yīng)地指代相同的系統(tǒng)部件及/或方 法步驟，在附圖中
圖1為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的系統(tǒng)，其概略地包括用來收集和聚集太陽能的雙面反射器；
圖2為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的用于提供更扁平和緊湊的低輪廓布置的多個(gè)低輪廓太陽能收集器；
圖3為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于通過光導(dǎo)組合來自多個(gè)低輪廓太陽能收集器的太陽輻射的機(jī)構(gòu)；
圖4為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的用于聚焦/準(zhǔn)直元件的各種設(shè)計(jì)的圖示；
圖5為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的模塊式太陽能收集器的圖示；
圖6為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的聚光光伏(CPV)模塊的圖示；
圖7為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的用于以圖6的CPV模塊收集和聚集太陽能的雙面反射器的圖示；及
圖8為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的用于以圖6的CPV模塊收集和聚集太陽能的單反射器的圖示。
具體實(shí)施方式
在各種示例性實(shí)施例中，本發(fā)明涉及CPV模塊、系統(tǒng)和方法，其利用CPV模塊在一個(gè)或更多光伏(PV)電池上提供均勻的聚集的太陽能分布，以提高PV電池的冷卻以允許集中聞的太陽能，以及提供能夠以聞成本效率實(shí)施的聞能效系統(tǒng)。在不例性實(shí)施例中，本發(fā)明包括聚集太陽能的太陽能收集器以及直接用CPV模塊運(yùn)送和傳遞聚集的太陽能的機(jī)構(gòu)。此外，CPV模塊包括新的冷卻機(jī)構(gòu)，其利用流體來冷卻模塊的內(nèi)部和PV電池。
參考圖1，示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的雙面反射器100，其用于收集和聚集太陽能102。在雙面反射器100上的雙面包括初級(jí)反射器104和次級(jí)反射器106。反射器104、 106可以是拋物線形狀、球形等等。還有，取決于次級(jí)反射器106相對(duì)于初級(jí)反射器104的定位，次級(jí)反射器106可以是凹入的或凸出的。初級(jí)反射器104定位成朝向太陽能102，次級(jí)反射器106位于初級(jí)反射器104上方。初級(jí)反射器104構(gòu)造成將太陽能102反射到次級(jí)反射器106，次級(jí)反射器106接著聚集太陽能102通過在初級(jí)反射器104的中心的開口 108。
外周支撐環(huán)110設(shè)置成繞著初級(jí)反射器104的邊緣以保持初級(jí)反射器104的形狀并且將初級(jí)反射器104錨定在適當(dāng)位置。透明且柔軟材料112連接到初級(jí)反射器104并且連接到支撐環(huán)110，以保持次級(jí) 反射器106在適當(dāng)位置。透明且柔軟材料112構(gòu)造成允許太陽能102通過，并且可以由在紅外區(qū)域光學(xué)透明的材料構(gòu)成，例如Teflon 系列產(chǎn)品中的材料(例如氟化乙丙烯(FEP)等等)。透明且柔軟材料112提供封閉設(shè)計(jì)的雙面反射器100。 有利地，透明且柔軟材料112可以密封雙面反射器100不受自然環(huán)境，S卩，風(fēng)、空氣中帶有的顆粒、灰塵、鳥糞等的影響。這防止反射器104、106劣化，并減小了與清潔反射器104、106 有關(guān)的維護(hù)。
支撐部件114可以設(shè)置到外周支撐環(huán)110和基部116?；?16可以通過可轉(zhuǎn)動(dòng)部件120連接到跟蹤機(jī)構(gòu)118。跟蹤機(jī)構(gòu)118構(gòu)造成通過啟動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)部件120的轉(zhuǎn)動(dòng)來轉(zhuǎn)動(dòng)基部116、支撐部件114和支撐環(huán)110以連續(xù)使得反射器104、106指向太陽。例如，跟蹤機(jī)構(gòu)118可包括微控制器等，能夠根據(jù)位置(例如，全球定位衛(wèi)星(GPS)接收器、預(yù)編程位置等等)、日期和時(shí)間等轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，跟蹤機(jī)構(gòu)118可包括來自檢測(cè)太陽的位置的傳感器的反饋。
基部116可包括一個(gè)或更多馬達(dá)和發(fā)電機(jī)122、124。開口 108連接到基部116以將來自反射器104、106的聚集的太陽能提供到所述一個(gè)或更多馬達(dá)和發(fā)電機(jī)122、124。對(duì)于單個(gè)馬達(dá)和發(fā)電機(jī)122，所述馬達(dá)和發(fā)電機(jī)122定位成允許聚集的太陽能在不加熱單個(gè)馬達(dá)和發(fā)電機(jī)122的外表面的情況下進(jìn)入工作流體(例如，流體、氣體或相變物質(zhì))。所述一個(gè)或更多馬達(dá)和發(fā)電機(jī)122、124可包括壓電發(fā)電機(jī)、封閉循環(huán)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)或者它們的變型。
圖1示出具有兩個(gè)部件，馬達(dá)和發(fā)電機(jī)122、124的示例性實(shí)施例。該示例性實(shí)施例包括光學(xué)開關(guān)126和反射面128以將聚集的太陽能指向馬達(dá)和發(fā)電機(jī)122、124中的每一個(gè)上。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到基部116可包括超過兩個(gè)部件(馬達(dá)和發(fā)電機(jī)122、124)，并且用相應(yīng)的光學(xué)開關(guān)126和反射面128來聚集太陽能到多于兩個(gè)部件(馬達(dá)和發(fā)電機(jī)122、 124)中的每一個(gè)上。光學(xué)開關(guān)126構(gòu)造成以預(yù)定間隔提供聚集的太陽能到馬達(dá)和發(fā)電機(jī) 122、124的每一個(gè)中。
有利的，光學(xué)開關(guān)126使雙面反射器100能夠以脈動(dòng)方式(僅僅在需要時(shí))在完全可控的一段時(shí)間內(nèi)輸入能量到馬達(dá)和發(fā)電機(jī)122、124的每一個(gè)。這使得雙面反射器100能夠避免浪費(fèi)收集到的太陽能，即，光學(xué)開關(guān)126使收集到的能量根據(jù)需要被用在馬達(dá)和發(fā)電機(jī)122、124的每一個(gè)中。例如，光學(xué)開關(guān)126可構(gòu)造成只有在加熱循環(huán)期間才將收集到的太陽能引向馬達(dá)和發(fā)電機(jī)122、124的每一個(gè)的加熱室中。馬達(dá)和發(fā)電機(jī)122、124每一個(gè)具有偏置的(offset)加熱循環(huán)以允許利用所有收集的太陽能，即，光學(xué)開關(guān)126在馬達(dá)和發(fā)電機(jī)122、124的每一個(gè)之間循環(huán)以用于它們各自的加熱循環(huán)。
在示例性實(shí)施例中,雙面反射器100可包括可充氣部件,例如在初級(jí)反射器104和次級(jí)反射器106之間的在外周支撐環(huán)110中的可充氣部分130。空氣管線132、134可以分別連接到可充氣部分130和外周支撐環(huán)110，以允許通過閥136、壓力監(jiān)控器138和氣泵140 膨脹。另外，微控制器142可以操作地連接到氣泵140、壓力監(jiān)控器138、閥136、跟蹤機(jī)構(gòu) 118等。微控制器142可以提供對(duì)雙面反射器100的各種控制和監(jiān)控功能。
共同地，部件136、138、140、142可以位于基部116內(nèi)、附接到基部116、在跟蹤機(jī)構(gòu) 118中，在基部116和跟蹤機(jī)構(gòu)118的外部等。閥136可包括多個(gè)閥，諸如OFF閥、0N/0FF 管線132/134閥、0FF/0N0N/0FF管線132/134閥以及用于根據(jù)需要的額外管線的閥，或者閥136可包括由微控制器142控制的多個(gè)單獨(dú)的0N/0FF閥。
可充氣部件可以被放氣和儲(chǔ)存，例如儲(chǔ)存在基部的隔室中。例如，可充氣部件可以在嚴(yán)酷的天氣、疾·風(fēng)等情況下儲(chǔ)存并保護(hù)可充氣部件不受損害。微控制器142可連接到傳感器，所述傳感器提供關(guān)于當(dāng)前情況(例如風(fēng)速等)的反饋。微控制器142可以構(gòu)造成響應(yīng)于例如疾風(fēng)而對(duì)可充氣部件自動(dòng)放氣。
支撐部件114和其它外周支撐環(huán)110共同地構(gòu)造成維持初級(jí)反射器104、次級(jí)反射器106和透明且柔軟材料112的期望形狀。壓力監(jiān)控器138構(gòu)造成提供關(guān)于可充氣部件 130和外周支撐環(huán)110中的壓力的反饋到微控制器142。雙面反射器100也可以包括可控制的減壓閥(未示出)以使空氣能被釋放而使雙面反射器100放氣。透明且柔軟材料112可以形成封閉空間130，該空間通過空氣管線132充氣而提供次級(jí)反射器106的形狀，S卩，空氣包含在由透明且柔軟材料112、次級(jí)反射器106和初級(jí)反射器104形成的雙面反射器100 的內(nèi)部。
有利地，可充氣部件提供低成本和低重量。例如，可充氣部件可以減小支撐雙面反射器100 (例如在屋頂上)的負(fù)荷要求。還有，在不使用時(shí)(例如在嚴(yán)酷天氣中)可充氣部件可以被更有效地運(yùn)輸(由于低成本和放氣的能力)和儲(chǔ)存。
在另一示例性實(shí)施例中，初級(jí)反射器104、支撐部件114、外周支撐環(huán)110、透明且柔軟材料112等，可以通過保持形狀的剛性材料構(gòu)成。在這種構(gòu)造中，不需要部件136、138、 140。微控制器142可以用在這種構(gòu)造中用于控制跟蹤機(jī)構(gòu)118和雙面反射器100的一般操作。
在雙面反射器100的兩個(gè)示例性實(shí)施例中，微控制器142可包括外部接口(例如通過網(wǎng)絡(luò)連接或直接連接)，以使使用者能夠控制雙面反射器100。例如，微控制器142可包括用戶接口(UI)以便能夠進(jìn)行定制設(shè)定。
初級(jí)反射器104可以由柔軟材料(諸如聚合物(FEP))制成，該柔軟材料被金屬噴涂薄的高反射金屬層，然后可以有額外涂層，所述額外涂層保護(hù)并在紅外范圍內(nèi)產(chǎn)生高反射?？梢杂脕沓练e薄的反射層在可充氣收集器的聚合物基板材料上的一些材料可包括金、銀或介質(zhì)材料。優(yōu)選地，初級(jí)反射器104的表面被噴涂金屬和涂覆，從而所述表面關(guān)于污染、刮擦、天氣和其它潛在損傷元素方面受到保護(hù)。
次級(jí)反射器106表面可以用和初級(jí)反射器104相同的方式制成，用反射金屬層沉積在次級(jí)反射器106的內(nèi)側(cè)面上。為了提高性能，次級(jí)反射器106可以由具有高精度反射表面形狀的剛性材料制成。在這種情況中，次級(jí)反射器可以直接附接到透明且柔軟材料112， 或者繞次級(jí)反射器106的周界密封到其上(讓空氣不能透過)。初級(jí)反射器104和次級(jí)反射器106兩者均可以利用技術(shù)(例如多層膜)以將面反射率提高到幾乎100%。
通過接收透過透明且柔軟的材料112的太陽輻射的太陽能102，雙面反射器100 工作，該太陽輻射從初級(jí)反射器104反射到次級(jí)反射器106，次級(jí)反射器準(zhǔn)直或者朝向開口 108略微聚焦太陽輻射。一個(gè)或更多發(fā)動(dòng)機(jī)(在圖5中示出)可以定位在開口 108處以接收聚集的太陽輻射(例如，利用光學(xué)開關(guān)126和反射器128以便使用多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī))。來自次級(jí)反射器106的準(zhǔn)直的或者聚焦的太陽輻射通過發(fā)動(dòng)機(jī)上的光學(xué)透明窗進(jìn)入并朝向熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端(太陽能吸收器)。
有利地，雙面反射器100聚焦太陽能102并將其引入每個(gè)馬達(dá)和發(fā)電機(jī)122、124 中并用于它們各自的加熱循環(huán)，并且避免加熱除了馬達(dá)和發(fā)電機(jī)122、124的加熱室中的太陽能吸收元件之外的發(fā)動(dòng)機(jī)部件。具體地說，開口 108延伸到光學(xué)開關(guān)126，所述開關(guān)通過加熱室的透明窗將聚集的太陽能直接引入馬達(dá)和發(fā)電機(jī)122、124的每一個(gè)中。形成開口 108和透明窗的材料包括對(duì)紅外輻射的吸收接近零的材料。
雙面反射器100包括大容積，并優(yōu)選適于露天場(chǎng)所。例如，雙面反射器100可用在用于電廠、發(fā)電場(chǎng)等的露天太陽能發(fā)電場(chǎng)中。在示例性實(shí)施例中，雙面反射器100可以是四到六米的直徑。替代地，雙面反射器100可以減小尺寸而用于個(gè)人住宅使用。有利地，可充氣部件的輕重量可以讓雙面反射器100能夠構(gòu)用在屋頂上。例如，基于住宅的雙面反射器 100可以是O.1到I米直徑。還有，成本的降低使得雙面反射器100能夠用作例如后備發(fā)電機(jī)。
參考圖2，示出多個(gè)太陽能收集器200，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，它們提供更扁平和緊湊的布置，即，低輪廓設(shè)計(jì)。圖2示出所述多個(gè)太陽能收集器200的側(cè)視圖和俯視圖。在俯視圖中，多個(gè)太陽能收集器200可以沿著X軸和y軸并列布置。每個(gè)太陽能收集器2 00包括構(gòu)造成將太陽輻射102集中到相應(yīng)的光導(dǎo)204中的聚焦/準(zhǔn)直元件202。在圖 2中示出具有典型輪廓的聚焦/準(zhǔn)直元件202，另外的示例性輪廓形狀在圖4中示出。
聚焦/準(zhǔn)直元件202將太陽輻射102聚焦成光錐，其數(shù)值孔徑小于光導(dǎo)204的數(shù)值孔徑。聚焦/準(zhǔn)直元件202可以由對(duì)紅外太陽輻射透明的材料，例如FEP制成。聚焦/ 準(zhǔn)直元件202可以是實(shí)心材料或者是中空的并帶有柔軟外皮以允許通過充氣來形成元件 202。通過充氣形成該元件在重量和材料成本上提供優(yōu)勢(shì)。
光導(dǎo)204可以由在紅外范圍中光學(xué)透明的材料(諸如FEP、玻璃或者rJeHo丨I 系列的其它氟化聚合物)制成，或者光導(dǎo)204可以由薄管(例如FEP)制成，在薄管中填充對(duì)紅外輻射透明的流體(諸如四氯化鍺或四氯化碳)。有利地，光導(dǎo)204包括選定材料從而該材料在太陽能102的波長(zhǎng)中具有接近零的吸收率。管的材料必須具有高于其內(nèi)部的流體的折射率，以便形成階梯折射率光導(dǎo)，這樣的光導(dǎo)允許聚集的太陽輻射傳播。多個(gè)太陽能收集器 200的陣列可以根據(jù)需要在X和Y方向上延伸以收集更多的太陽能。
聚焦/準(zhǔn)直元件202、光導(dǎo)204和接口 206可以轉(zhuǎn)動(dòng)地附接到太陽跟蹤機(jī)構(gòu)(未示出)。跟蹤機(jī)構(gòu)構(gòu)造成保證聚焦/準(zhǔn)直元件202連續(xù)指向太陽。與圖1的微控制器142類似的微控制器(未示出)可以控制跟蹤機(jī)構(gòu)以及多個(gè)太陽能收集器200的其它功能。跟蹤機(jī)構(gòu)可以單獨(dú)地將每個(gè)聚焦/準(zhǔn)直元件202指向太陽，或者替代地，組跟蹤機(jī)構(gòu)(未示出)可以將一組元件202 —起對(duì)準(zhǔn)。
參考圖3，示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的機(jī)構(gòu)300，其用于組合來自圖2中的多個(gè)光導(dǎo)204的太陽輻射102。多個(gè)光導(dǎo)204構(gòu)造成接收來自聚焦/準(zhǔn)直元件202的聚集的太陽輻射并引導(dǎo)所述輻射以及將所述輻射釋放到多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)及/或發(fā)電機(jī)的熱端的內(nèi)部?？梢允褂霉怦詈掀?02來組合多個(gè)光導(dǎo)204到單個(gè)輸出端304中。例如，圖3示出通過總計(jì)三個(gè)級(jí)聯(lián)的光耦合器302將總計(jì)四個(gè)光導(dǎo)204組合到單個(gè)輸出端306中。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可以利用各種構(gòu)造的光耦合器302來組合任意數(shù)量的光導(dǎo)204。部署在圖 3中的樹形構(gòu)造中的光耦合器204減小了到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)及/或發(fā)電機(jī)的光導(dǎo)204的數(shù)量。替代地，每個(gè)光導(dǎo)204可以被單獨(dú)引入到發(fā)動(dòng)機(jī)及/或發(fā)電機(jī)中。
在沿著每個(gè)光導(dǎo)204通向發(fā)動(dòng)機(jī)及/或發(fā)電機(jī)的最優(yōu)位置處，光分束器308和光學(xué)開關(guān)310也可以包含在光路中(示出為連接到光導(dǎo)312，所述光導(dǎo)包括所有光導(dǎo)204的組合)。光分束器308和光學(xué)開關(guān)310允許聚集的太陽能脈動(dòng)進(jìn)入一個(gè)或更多壓電發(fā)電機(jī)。光分束器308的每個(gè)(例如，兩個(gè)或更多分支)通向不同發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)。光學(xué)開關(guān)310將沿著光導(dǎo)312傳播的聚集的太陽能依序引向光分束器308的不同臂。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)及/或發(fā)電機(jī)可包括偏置的加熱循環(huán)，而光分束器308和光學(xué)開關(guān)310在其對(duì)應(yīng)加熱循環(huán)處將太陽能102引入每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)中。有利地，這樣提高了效率，而保證收集到的太陽能102 不被浪費(fèi)(如果是單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的話，就會(huì)出現(xiàn)浪費(fèi)，因?yàn)閱蝹€(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)僅僅在加熱循環(huán)中需要能量)。光學(xué)開關(guān)310可以集成到光分束器308中，如圖3中所示，或者它能夠獨(dú)立存在， 即，光分束器308可以不用而光學(xué)開關(guān)310可具有圖1中所表現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)(即，光學(xué)開關(guān)126 和反射面128)。在光學(xué)開關(guān)310獨(dú)立于光導(dǎo)312的情況中，光導(dǎo)終端設(shè)計(jì)成準(zhǔn)直那些引向光學(xué)開關(guān)310的光線。對(duì)光分束器308插入的最優(yōu)點(diǎn)的選擇取決于光學(xué)開關(guān)310的功率操縱能力以及經(jīng)濟(jì)因素。例如，如果光學(xué)開關(guān)310插入到靠近發(fā)動(dòng)機(jī)及/或發(fā)電機(jī)的光路中， 則需要更少的開關(guān)310和更短的光導(dǎo)204，但是光學(xué)開關(guān)310需要能夠應(yīng)對(duì)更大的光強(qiáng)。
參考圖4,示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的針對(duì)聚焦/準(zhǔn)直元件202a_202e的各種設(shè)計(jì)。聚焦/準(zhǔn)直元件202a、202b、202c每一個(gè)包括光學(xué)透明的固體材料402，所述材料成形為或者雙凸(元件202a)、平凸(元件202b)以及新月形式(元件202c)，所有這些形狀的目的都是聚焦太陽能102。另外，每個(gè)元件202a、202b、202c還包括柔軟的“外皮”材料404， 該外皮材料與光學(xué)透明材料402 —起形成可充氣結(jié)構(gòu)406，能用空氣或不同氣體對(duì)該可充氣結(jié)構(gòu)充氣。在可充氣結(jié)構(gòu)406中的空氣/氣體壓力可以被動(dòng)態(tài)控制，以在固體材料402 和發(fā)動(dòng)機(jī)及/或發(fā)電機(jī)之間維持最優(yōu)焦距。光學(xué)透明的固體材料402和柔軟的“外皮”材料404由對(duì)可見光和紅外太陽輻射透明的材料(例如FEP)制成。聚焦/準(zhǔn)直元件202d為完全由光學(xué)透明的固體材料402構(gòu)造成的固體凸出聚焦元件。
聚焦/準(zhǔn)直元件202e包括可充氣雙面反射器，該反射器初級(jí)反射面408和在可充氣結(jié)構(gòu)406內(nèi)的更小的次級(jí)反射面410。初級(jí)反射面408和次級(jí)反射面410構(gòu)造成共同聚集太陽輻射102到通向光導(dǎo)204的開口 412中。兩個(gè)反射面408、410可以是剛性的或者柔性的(諸如金屬化膜)，或僅僅次級(jí)反射器410可以由剛性材料制成并具有高精度的反射面形狀。在這種情況中，次級(jí)反射器410可以直接附接到透明材料404或者可以繞著次級(jí)反射器410的周界密封到其上(不讓空氣透過)?？梢杂糜谠诳沙錃馐占鞯木酆衔锘宀牧仙辖饘賴娡砍霰》瓷鋵拥牟牧峡砂ń稹X、銀或者介質(zhì)材料。將被噴涂金屬的優(yōu)選表面為可充氣太陽能收集器的內(nèi)側(cè)，從而保護(hù)其不受污染、刮擦、天氣或者其它潛在破壞性環(huán)境的影響。
可以利用技術(shù)來提高表面反射率(諸如多層電介質(zhì)涂層)至幾乎100 %。再一次，基于來自監(jiān)控可充氣聚焦元件的內(nèi)部壓力的壓力傳感器的反饋，可以動(dòng)態(tài)控制空氣/氣體， 以維持最優(yōu)焦距。太陽輻射和聚集的太陽輻射通過的所有透明材料可以讓它們的表面被寬帶抗反射涂層覆蓋，以便使光線的透射最大化。在圖3中示出的聚焦元件202的設(shè)計(jì)是用于說明目的，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，能夠滿足聚焦元件202的功能和目的的其它設(shè)計(jì)也是可以的。
可以在建筑(諸如辦公樓、住宅等)中利用多個(gè)太陽能收集器200。例如，多個(gè)聚焦 /準(zhǔn)直元件202可以放在屋頂上，其中光導(dǎo)204朝著服務(wù)區(qū)、地下室等延伸到建筑物內(nèi)到發(fā)動(dòng)機(jī)及/或發(fā)電機(jī)。另外，基于它們的材料組成，光導(dǎo)204很少加熱。有利地，太陽能收集器 200的低輪廓設(shè)計(jì)使得能夠進(jìn)行屋頂安置，而光導(dǎo)使得建筑物能夠有單獨(dú)的發(fā)動(dòng)機(jī)位置。
參考圖5，示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的模塊化太陽能收集器500。模塊化太陽能收集器500與此處描述的為多功能的模塊化系統(tǒng)構(gòu)造的雙面反射器100類似。另外， 模塊化太陽能收集器500可包括可充氣結(jié)構(gòu)。模塊化太陽能收集器500包括公共收集器子系統(tǒng)502，該子系統(tǒng)可連接到多個(gè)模塊，每個(gè)模塊具有不同功能?？梢赃B接到可充氣雙面反射器收集器的四個(gè)典型模塊在本說明書中描述a)發(fā)電模塊；b)飲水模塊；c)加熱模塊，以及d)切割模塊。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，本發(fā)明可以想到與模塊化太陽能收集器500 集成一體的額外模塊。取決于期望的能量輸出，模塊化的太陽能收集器500和它的不同模塊可以制造為不同尺寸。例如，因此可以將小的和輕重量的模塊化太陽能收集器500制成為便攜的。這樣的系統(tǒng)可以用在緊急情況中，用于野營(yíng)，被士兵使用等等。還有，對(duì)前面描述的收集器100作出的多個(gè)創(chuàng)新優(yōu)化了系統(tǒng)的操作。
模塊化太陽能收集器500可具有類似的關(guān)于雙面反射器100描述的雙面反射器布置。具體地說，模塊化太陽能收集器500包括大表面初級(jí)反射器104、放在初級(jí)反射器104 的焦點(diǎn)處或附近的小的次級(jí)反射器106、設(shè)置在初級(jí)反射器104內(nèi)的中央小孔108，以及設(shè)置在初級(jí)反射器104和透明表面112交叉處周圍的支撐環(huán)110。模塊化太陽能收集器500 可以構(gòu)造成可充氣結(jié)構(gòu)，其中初級(jí)反射器104、次級(jí)反射器106、支撐環(huán)110以及透明面112 形成的內(nèi)部能被充氣。透明面112為次級(jí)反射器106提供支撐，支撐環(huán)110提供支撐以使太陽能收集器500具有期望形狀。支撐環(huán)110也可以是可充氣部件。可充氣太陽能收集器被附接到太陽指向及跟蹤機(jī)構(gòu)116，該機(jī)構(gòu)還控制收集器5 00中的空氣壓力。
太陽輻射102通過透明面112進(jìn)入，并被從初級(jí)反射器104反射到次級(jí)反射器 106，注意到反射器106在形狀上可以是凹入的或者凸出的。聚集的太陽輻射從次級(jí)反射器 106通過初級(jí)反射器104的中央小孔108而到達(dá)公共收集器子系統(tǒng)502，在那里聯(lián)接器504 允許附接各種模塊。聯(lián)接器504在特定附接模塊和包括收集器500在內(nèi)的系統(tǒng)的其余部件之間形成氣密密封。到達(dá)公共收集器子系統(tǒng)502的聚集的太陽能被此時(shí)所附接的所述特定模塊利用。
模塊化收集器500可以被優(yōu)化以(例如通過過濾元件506)濾出不需要的太陽輻射。過濾元件506可以直接集成到形成收集器500的部件中。例如，利用圖1中的示意圖， 如果我們想要濾除波長(zhǎng)大于1.7μπι的太陽輻射102，我們可以將濾光片放到收集器500的前部透明面112中。濾光片由堆疊在一起的具有適當(dāng)厚度和折射率的多層光學(xué)透明薄膜制成，類似于制作一般在光通訊工業(yè)中使用的介質(zhì)濾光片。濾除不想要的太陽輻射102的另一選擇包括保持收集器500的透明面112完全光學(xué)透明(如諸如FEP的內(nèi)在材料特性所允許的那樣)并且使初級(jí)反射器104的表面僅僅選擇性反射太陽輻射102中被系統(tǒng)所需要的那一部分。太陽輻射102的剩余部分將通過初級(jí)反射器104的表面。此處，初級(jí)反射器104 是通過將具有適當(dāng)厚度和折射率的多層光學(xué)透明薄膜堆疊在一起而形成。消除不想要的輻射的第三選擇是保持收集器500的前部透明面112完全光學(xué)透明(如諸如FEP的內(nèi)在材料特性所允許的那樣)，為初級(jí)反射器104使用寬帶反射面(例如噴涂金屬的薄膜)，并且讓次級(jí)反射器106的表面僅僅選擇性反射系統(tǒng)需要的太陽輻射。太陽輻射的其余部分將通過次級(jí)反射器106的表面。此處，可以通過將具有適當(dāng)厚度和折射率的多層光學(xué)透明薄膜堆疊在一起以形成介質(zhì)反射器而制成次級(jí)反射器106。
參考圖6，示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的聚光光伏(CPV)模塊600。CPV模塊 600包括基塊610，該基塊具有形成或限定在模塊600的內(nèi)部的孔腔615。CPV模塊600還包括頂塊620、設(shè)置在頂塊620中的光學(xué)窗640、設(shè)置在頂塊620中或者附接到頂塊620的一個(gè)或更多光伏(PV)電池650，以及在基塊610的外部和孔腔615之間延伸的端口 660、670。 在這種示例性實(shí)施例中，頂塊620示出為設(shè)置到形成孔腔615的基塊610。替代地，頂塊620 可以和基塊610—體形成。孔腔615可形成在基塊610內(nèi)，端口 660、670可以被鉆孔等而通過基塊610。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，基塊610可以作為塊形成為一體，并從所述一體形成的塊形成孔腔615和端口 660、670。在另一示例性實(shí)施例中，基塊610可以形成為包含孔腔615和端口 660、670?？浊?15可包括被一定材料涂覆的表面，所述材料具有以朗伯分布的高的漫反射，諸如燒結(jié)聚四氟乙烯(PTFE)、壓制氧化鎂粉末、壓制硫酸鋇粉末或者其它陶 瓷材料。替代地，整個(gè)基塊610可以由具有高的漫反射的材料制成。
在圖6的示例性實(shí)施例中，孔腔615具有球形杯形狀?？浊?15的形狀可以不同于球形杯，例如可以是橢圓形狀、穹頂形狀、圓錐形、卵形、拋物線形狀等等。眾所周知，孔腔 615的形狀是PV電池650的數(shù)量和PV電池650的空間布置的函數(shù)。具體地說，孔腔650的形狀構(gòu)造成優(yōu)化從光學(xué)窗640到孔腔615到各種PV電池650的均勻能量分布。頂塊620 可包括適于保持各種PV電池650的開口 680。在圖6中，頂塊620包括用于兩個(gè)PV電池 650的兩個(gè)開口 680。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到頂塊620可構(gòu)造成保持任意數(shù)量的PV電池 650，且相應(yīng)選擇孔腔615的尺寸和形狀以提供均勻的能量分布到所述任意數(shù)量的PV電池 650的每一個(gè)上。
頂塊620具有形成在其中央的小孔，該小孔被光學(xué)窗640覆蓋。CPV模塊600構(gòu)造成和太陽能收集器/聚集器(例如雙面反射器100、多個(gè)太陽能收集器200、模塊化太陽能收集器500等)一起工作。具體地，太陽能收集器/聚集器構(gòu)造成提供聚集的太陽輻射690 到光學(xué)窗640。光學(xué)窗640可包括對(duì)可見及紅外太陽輻射基本透明的材料，諸如FEP等。太陽能收集器/聚集器構(gòu)造成提供聚集的太陽能，例如等于成百上千倍日光的聚集的太陽輻射690。聚集的太陽輻射690構(gòu)造成反射離開孔腔615，并被均勻分配到各種PV模塊650。 如此處所示，可以將任何數(shù)量的PV電池650放入開口 680中，及/或頂塊620可包括任何數(shù)量的開口 680。電池放置成使得所有PV電池向孔腔215開口。作為初級(jí)收集器的尺寸和每個(gè)PV電池650所能忍受的最大日光強(qiáng)度的函數(shù)，PV電池的數(shù)量650可以被優(yōu)化。有了充分的冷卻，當(dāng)前的PV電池可以在千倍日光的日光聚集程度下工作。
兩個(gè)端口 660、670是在孔腔615和塊610的外部之間的開口。典型地，通過將熱量移除裝置(諸如普通熱交換器或者熱管)附接到PV電池650的背面來冷卻PV電池650。 在本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例中，PV電池650可利用這種典型的包括熱交換器或熱管的背面冷卻布置。另外，兩個(gè)端口 660、670允許冷卻流體在孔腔615內(nèi)循環(huán)以便也移走熱量和冷卻PV電池650的前面。冷卻流體必須是基本光學(xué)透明的和非導(dǎo)電的。例如，冷卻流體可包括四氯化鍺或四氯化碳。循環(huán)的冷卻流體從PV電池650移走熱量并通過例如熱交換器將熱量散入到空氣中。替代地，熱管布置可以和冷卻流體一起使用以便獲得更高冷卻速率。 因而，端口 660、670的一個(gè)可用于流體進(jìn)入而另一個(gè)用于流體排出。
在操作中，新穎的CPV模塊600以下述方式工作太陽能收集器收集、聚集并聚焦能量到孔腔615中，孔腔615的表面將聚焦的太陽能反射成均勻的漫射朗伯分布而照射設(shè)置在頂塊620的頂部上或頂部中的PV電池650的表面，結(jié)果，PV電池650產(chǎn)生電力。從PV 電池650輸出的電力可以串聯(lián)或并聯(lián)連接。
參考圖7，示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的聚光光伏(CPV)系統(tǒng)700。CPV系統(tǒng) 700包括圖1中描述的雙面反射器100的一部分。雙面反射器100包括大表面的初級(jí)反射器104，其將太陽輻射聚焦到放置在初級(jí)反射器104的焦點(diǎn)處或附近的小的次級(jí)反射器106 上，以及支撐環(huán)110和透明面112。注意到，雙面反射器100的各種部件可以是充氣的。還有，CPV系統(tǒng)700可包括太陽指向及跟蹤機(jī)構(gòu)116，該機(jī)構(gòu)還控制可充氣部件內(nèi)的空氣壓力， 由此關(guān)于太陽保持正確定位。初級(jí)反射器104和次級(jí)反射器106的組合設(shè)計(jì)成聚焦太陽光 102穿過開口 108并且穿過CPV模塊600的窗640(圖6中 示出)。CPV模塊600與系統(tǒng)700 的其余部分形成氣密密封。
雙面反射器100可以優(yōu)化以濾除不需要的太陽輻射。濾光元件可以直接集成到形成雙面反射器100的部件中。例如，利用圖7中的計(jì)劃，如果希望濾除波長(zhǎng)大于1. 7μπι的太陽輻射，濾光片可以放到雙面反射器100的前部透明面112中。濾光片由堆疊在一起的具有適當(dāng)厚度和折射率的多層光學(xué)透明薄膜制成，類似于制作一般在光通訊工業(yè)中使用的介質(zhì)濾光片。濾除不想要的太陽輻射102的第二種可能方法是保持反射器100的前部透明面112完全光學(xué)透明(如諸如FEP的內(nèi)在材料特性所允許的那樣)并且使初級(jí)反射器104 的表面僅僅選擇性反射系統(tǒng)700需要的太陽輻射。太陽輻射的剩余部分將通過初級(jí)反射器 104的表面。初級(jí)反射器104是通過將具有適當(dāng)厚度和折射率的多層光學(xué)透明薄膜堆疊在一起而形成。消除不想要的輻射的第三種方法是保持收集器的前部透明面112完全光學(xué)透明(如諸如FEP的內(nèi)在材料特性所允許的那樣)，為初級(jí)反射器104使用寬帶反射面(例如噴涂金屬的薄膜)，并且讓次級(jí)反射器106的表面僅僅選擇性反射系統(tǒng)700需要的太陽輻射。 太陽輻射的其余部分將通過次級(jí)反射器106的表面?？梢酝ㄟ^將具有適當(dāng)厚度和折射率的多層光學(xué)透明薄膜堆疊在一起以形成介質(zhì)反射器而制成一個(gè)實(shí)施例的次級(jí)反射器106。
參考圖8，示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的聚光光伏(CPV)系統(tǒng)800。CPV系統(tǒng)800 包括可充氣太陽能收集器，其構(gòu)造為CPV模塊600位于初級(jí)反射器104的焦點(diǎn)附近。CPV模塊600與太陽能收集器的光學(xué)透明的前部表面112形成氣密連接。這種布置免除了對(duì)次級(jí)反射器的需要，在這種情況中，開口 108主要用于通過基部116來調(diào)節(jié)可充氣收集器內(nèi)的壓力。
盡管已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例和具體例子示出和描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易想到， 其它實(shí)施例和例子也可以執(zhí)行類似的功能及/或獲得類似的結(jié)果。所有這樣等同的實(shí)施例和例子均在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，并被所附權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種聚光光伏模塊，包括 基部，包括設(shè)置在其中的孔腔； 設(shè)置到基部的頂部部分； 在頂部部分中的光學(xué)窗； 設(shè)置到頂部部分的一個(gè)或更多光伏電池；及 在基部中的兩個(gè)或更多開口，所述開口構(gòu)造為在孔腔內(nèi)提供冷卻流體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏模塊，其中基于所述一個(gè)或更多光伏電池的數(shù)量確定孔腔的尺寸和形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚光光伏模塊，其中孔腔構(gòu)造成提供從光學(xué)窗到每個(gè)所述一個(gè)或更多光伏電池的聚集太陽輻射的朗伯分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏模塊，其中孔腔被用高漫反射材料涂覆。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚光光伏模塊，其中所述高漫反射材料包括聚四氟乙烯、壓制氧化鎂粉末和壓制硫酸鋇粉末中任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏模塊，其中基部包括高漫反射材料，并且其中孔腔形成在基部中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚光光伏模塊，其中高漫反射材料包括聚四氟乙烯、壓制氧化鎂粉末和壓制硫酸鋇粉末中任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏模塊，其中光學(xué)窗構(gòu)造成從太陽能收集器接收聚集的太陽輻射，其中聚集的太陽輻射包括至少百倍日光的強(qiáng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏模塊，其中冷卻流體基本上是光學(xué)透明的并且是不導(dǎo)電的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚光光伏模塊，其中冷卻流體包括四氯化鍺和四氯化碳中任意一種。
11.一種聚光光伏系統(tǒng)，包括 聚光光伏模塊，包括 基部，包括設(shè)置在其中的孔腔； 設(shè)置到基部的頂部部分； 在頂部部分中的光學(xué)窗； 設(shè)置到頂部部分的一個(gè)或更多光伏電池；和 在基部中的兩個(gè)或更多開口，所述開口構(gòu)造為在孔腔內(nèi)提供冷卻流體；及 連接到光學(xué)窗的太陽能收集器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的聚光光伏系統(tǒng)，其中基于所述一個(gè)或更多光伏電池的數(shù)量確定孔腔的尺寸和形狀，其中孔腔構(gòu)造成提供從光學(xué)窗到每個(gè)所述一個(gè)或更多光伏電池的聚集太陽輻射的朗伯分布。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的聚光光伏系統(tǒng)，其中孔腔被用高漫反射材料涂覆，其中所述高漫反射材料包括聚四氟乙烯、壓制氧化鎂粉末和壓制硫酸鋇粉末中任意一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的聚光光伏系統(tǒng)，其中基部包括高漫反射材料，并且其中孔腔形成在基部中，其中所述高漫反射材料包括聚四氟乙烯、壓制氧化鎂粉末和壓制硫酸鋇粉末中任意一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的聚光光伏系統(tǒng)，其中冷卻流體基本上是光學(xué)透明的并且是不導(dǎo)電的，其中冷卻流體包括四氯化鍺和四氯化碳中任意一種。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的聚光光伏系統(tǒng)，其中太陽能收集器包括 初級(jí)反射器； 次級(jí)反射器，其構(gòu)造為接收從初級(jí)反射器反射的太陽能并聚集所述太陽能；及 在初級(jí)反射器中的開口，其中聚集的太陽能被次級(jí)反射器提供到所述開口 ； 其中初級(jí)反射器和次級(jí)反射器每一個(gè)包括可充氣部件，其中聚光光伏模塊設(shè)置到初級(jí)反射器中的所述開口。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的聚光光伏系統(tǒng)，其中太陽能收集器包括 初級(jí)反射器； 設(shè)置到初級(jí)反射器的透明且柔軟材料，其中所述透明且柔軟材料在紅外范圍中基本上光學(xué)透明；及 其中初級(jí)反射器和所述透明且柔軟材料的每一個(gè)包括可充氣部件，其中聚光光伏模塊設(shè)置到所述透明且柔軟材料。
18.一種聚光光伏方法，包括 在開口處接收聚集的太陽輻射； 使聚集的太陽輻射偏轉(zhuǎn)離開孔腔到一個(gè)或更多光伏電池，其中聚集的太陽輻射以均勻分布偏轉(zhuǎn)到每個(gè)所述一個(gè)或更多光伏電池； 基于聚集的太陽輻射在每個(gè)所述一個(gè)或更多光伏電池處產(chǎn)生電力；及利用接觸至少一個(gè)所述一個(gè)或更多光伏電池的冷卻流體來冷卻每個(gè)所述一個(gè)或更多光伏電池。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的聚光光伏方法，其中冷卻流體是基本光學(xué)透明的，并且不導(dǎo)電。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的聚光光伏方法，其中冷卻流體包括四氯化鍺和四氯化碳中任意一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及聚光光伏(CPV)模塊、系統(tǒng)和方法，其使用CPV模塊在一個(gè)或更多光伏(PV)電池上提供均勻的聚集的太陽能分布，以提高PV電池的冷卻效果以便允許更高的日光集中度，以及提供能夠以高成本效率實(shí)施的高能效系統(tǒng)。在示例性實(shí)施例中，本發(fā)明包括聚集太陽能的太陽能收集器以及用CPV模塊直接傳送和轉(zhuǎn)移聚集的太陽能的機(jī)構(gòu)。另外，CPV模塊包括新穎的冷卻機(jī)構(gòu)，該冷卻機(jī)構(gòu)利用流體來冷卻PV電池和模塊的內(nèi)部。
文檔編號(hào)H01L31/052GK103003958SQ201180031558
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者克里斯蒂安·彭丘 申請(qǐng)人:帕爾薩能源有限公司