一．应用领域

本发明属于太阳能装置，具体涉及一种采聚太阳能的掩模片及采用掩模片的太阳能装置。

二．知识产权信息

专 利 号： 200610031365.6

申 请 日： 2006年3月16日

公 开 日： 2006年8月16日

是否授权： 已授权

三．项目概述

本发明的目的是提供一种采聚太阳光部件一掩模片，并提供采用该掩摸片的太阳能装置。所提供的掩摸片具有较好的采聚太阳光性能，能将阳光浓缩许多倍和聚光，采用该掩模片的太阳能装置具有较高的效率和综合利用太阳能的效果。

本发明的掩摸片为一矩形片状体，由其四个边向上间隔排列的条状遮光带成井字形构成，两相邻条状遮光带之间形成方孔透光带；掩模片也可为一圆形片状体，由同心圆环遮光带相间排列构成，各同心圆环遮光带之间至少有一个以上的连接部位，两相邻同心圆环遮光带之间形成圆孔透光带；矩形片状体和圆形片状体上的遮光带有透光带的排列规律；以遮光带与透光分界线至原点的距离X_N.Y_N来确定，并遵循

依据物理光学中的光衍射原理和光振幅叠加原理，通过计算掩模片聚光斑位置到本片上各带边的光程差得知，孔边缘的透射光发生衍射后汇聚在焦斑处时，这些光都是反相位的光。由叠加原理可知，同相位的光其光振幅会发生同相位叠加增大的现象；反相位的光叠加时，其光振幅会减小。如果光振幅增大a倍，那么此光的光能会增大到a²倍，如a=8，a²=64。

本掩模片的创新之处不仅能使入射光汇聚在其焦斑处，而且以半个光波长的精确度计算光程差，找出各带边的分界线（位置）来实施透过孔边缘的光发生衍射后能汇聚在焦斑处的光是相同相位的光，反相位的光被边框遮挡住，这样便实现了此焦斑处的汇聚光，其光能就增大许多倍的目的。因阳光是多波段的光源，而本掩模片对多波段的光都有聚焦作用。用此掩模片平凑成的阵列聚光板，有高效采聚太阳能的功能。

本发明的太阳能装置采用掩模片为采聚太阳光的部件，将一个以上的掩模片组成平面阵列聚光板固定在一框架上，在掩模片阵列聚光板下方设置发电装置，该装置由阳光电池和蓄电池组成，在每一块掩模片的下方对应设有阳光电池，阳光电池固定在框架上，通过金属导线与蓄电池相连。

进一步的技术方案，在所述技术方案中可以将阳光电池紧固在散热器上，散热器固定在框架上，水泵、散热器和热水箱之间有水管相连，阳光电池通过金属导线与蓄电池相连，该装置既可以采热也可以发电。

太阳能装置采用掩模片作为采聚太阳光的部件，将一个以上的掩模片组成平面列阵聚光板固定在一框架上，在掩模片阵列聚光板下方设置采热装置，该装置由镀膜真空吸热管、水泵和热水箱组成，本掩模片将阳光浓缩许多倍后能使吸热管中流过的水升温至沸点，产生水蒸气，可用来制取蒸馏水、开水和煮沸消毒等。

太阳能的另一种方案是：采用掩模片作为采聚太阳光的部件，将一个以上的掩模片组成平面阵列聚光板固定在一框架上，在掩模片阵列聚光板下方设置采光装置，该装置由光耦合器、光纤光缆和光散器组成，在每一块掩模片的下方对应设有光耦合器，光耦合器固定在框架上，光耦合器底部固定有光纤光缆，光纤光缆的另一端与光发散器相连。

太阳能装置也可以将上述装置组合在一起成为多功能太阳能装置，在掩模片组成的阵列聚光板的下方，与部分掩模片对应设置发电装置和采热装置，与部分掩模片对应设置采光装置。

本太阳能装置的工作原理：太阳光照射在掩模片阵列聚光板上，阳光透过其上面孔并能汇聚在焦斑处，将阳光电池放置在焦斑处，其所发的电用蓄电池蓄起来备用。放置焦斑处的光耦合器将阳光耦合进入光纤光缆中，可长距离低损耗地传输到需要用光照明的场所，如地下矿井中等。在光纤光缆的另一端安有光发散器，由光缆传来的高能流密度（聚光后）阳光用光发散器将其发散开来，使得光能密度降低到人眼、皮肤所能承受的安全范围以内，用作直接照明。水泵从冷却水箱中抽取冷却水，泵增压后随管道穿过散热器，阳光电池发电所产生的热能被冷却水吸收，加热冷却水流入热水箱中备用。

太阳能装置应依据用途选取合适的工作波长λ和主焦距Fn的掩模片。如用太阳光照明随到，应在可见光谱带中部波长区里选择，λ=550nm（5500埃）比较合适；要用太阳能发电时，应在可见光的短波长区里选取紫光比较合适，λ=400nm（4000埃）。因为光波长越短，光子含能越高，阳光电池发的电能就越多。

为了使太阳能装置的掩模片阵列聚光板在四季都能根据太阳的运动规律处于采聚太阳光的最佳位置，上述各太阳能装置均可设置调节机构，调节机构包括至少设置在框架上不同方向的两个高度调节机构，用高度调节机构可以调整掩模片阵列聚光板朝向太阳的位置。

所述调节机构可以是球心万向机构，四个万向机构分别设在矩形框架的四个边框上，设在相邻边框上的万向机构固定在高度调节伸缩杆上。