太阳能收集器组合件.pdf

本发明提供用于安装、部署、测试、操作及管理太阳能聚集器的系统及方法。本发明揭示用于经由将经调制激光辐射发射到光伏（PV）电池的位置上（或其附近）来评价太阳能收集器的性能及质量的机制。本发明揭示在距源（例如，太阳能收集器或圆盘）的两个距离处定位两个接收器。这些接收器用于收集可与标准或其它阈值进行比较的光，从而诊断所述收集器的质量。接收器包括用于能量转换的光伏（PV）模块或用于热能收获的模块。可以各种配置来摆放PV模块中的PV电池以使电流输出最大。此外，热量调节组合件从所述PV电池及其它热区移除热量，以将温度梯度维持在预定等级内。

权利要求书一种太阳能聚集器，其特征在于其包含：
多个抛物面反射器阵列，其中每一抛物面反射器包含经由附接到骨干梁的一组支撑肋弯折成槽形状的反射元件；
一个或一个以上接收器，其从所述多个抛物面反射器阵列收集光，所述收集器包含用于能量转换的光伏模块或热能收获系统中的至少一者；以及
调整系统，其用以优化从所述多个抛物面反射器阵列收集光的所述一个或一个以上接收器中的每一者中的所收集光的图案的光强度分布以使所述太阳能聚集器的性能度量最大，其中所述性能度量为电能产生或热能产生中的至少一者。
根据权利要求1所述的太阳能聚集器，其特征在于其中所述光伏模块包含一组光伏电池群集，其经布置以最佳地利用所述所收集的光，所述组群集中的所述光伏电池包括结晶硅太阳能电池、结晶锗太阳能电池、基于III到V族半导体的太阳能电池、基于铜镓硒的太阳能电池、基于铜铟硒的太阳能电池、非晶硅电池、薄膜串接太阳能电池、三结太阳能电池或纳米结构太阳能电池中的至少一者。
根据权利要求2所述的太阳能聚集器，其特征在于其中所述组光伏电池群集中的每一光伏电池为单片式且沿垂直于含有所述光伏模块的平面的特定轴而定向。
根据权利要求2所述的太阳能聚集器，其特征在于其中所述组光伏电池群集中的每一群集包含以串联连接电耦合的一个或一个以上行的多个光伏电池。
根据权利要求4所述的太阳能聚集器，其特征在于其中所述一个或一个以上行的所述多个光伏电池中的至少一者包含电流匹配的光伏有源元件，其中所述光伏有源元件是至少部分地基于在模拟的操作现场条件下在测试设施中进行的性能表征而电流匹配的。
一种用以组装太阳能收集器的方法，其特征在于所述方法包含：
通过经由附接到骨干梁的一组支撑肋将平坦反射材料的一部分弯曲成槽形状来组装抛物面反射器；
将多个经组装抛物面反射器阵列安装于支撑框架中；
调整所述多个阵列中的每一抛物面反射器的位置以优化收集于接收器上的光束图案，其中所述调整动作包括自动追踪每一抛物面反射器的所述位置以使所述所收集光束的图案的波动最小；以及
根据所述接收器中的所聚集光的图案而在所述接收器上配置光伏模块。
根据权利要求6所述的用以组装太阳能收集器的方法，其特征在于其进一步包含在所述接收器上安装热收获装置以收集通过光收集所产生的热量。
根据权利要求6所述的用以组装太阳能收集器的方法，其特征在于自动追踪每一抛物面反射器的所述位置以使所述所收集光束的图案的波动最小包含以下各项中的至少一者：通过测量或接入到本地或远程数据库来收集数据；致动电机以调整所述太阳能收集器中的元件的位置；或报告所述太阳能收集器的状况。
根据权利要求6所述的用以组装太阳能收集器的方法，其特征在于根据所述接收器中的所聚集光的图案而在所述接收器上配置光伏模块进一步包含在全异单元群集中的所述光伏模块中布置一组光伏电池以便增加所述组光伏电池对所收集光的暴露。
根据权利要求6所述的用以组装太阳能收集器的方法，其特征在于其中所述全异单元群集包含以串联连接电耦合的一个或一个以上行的多个光伏电池。

说明书太阳能收集器组合件
本专利申请是申请号为200980134527.0的名称为“太阳能收集器组合件”的发明专利申请的分案申请，原申请的申请日是2009年7月2日。
相关申请案交叉参考
本申请案请求对以下专利申请案的权益：在2008年7月3日提出申请且标题为“太阳能聚集器测试（SOLAR CONCENTRATOR TESTING）”的美国临时专利申请案第61/078,038号；在2008年7月3日提出申请且标题为“用于太阳能聚集器的极安装布置（POLAR MOUNTING ARRANGEMENT FOR A SOLARCONCENTRATOR）”的美国临时申请案第61/078,256号；在2008年7月3日提出申请且标题为“太阳位置追踪（SUN POSITION TRACKING）”的美国临时申请案第61/077,991号；在2008年7月3日提出申请且标题为“太阳能收集器的放置（PLACEMENT OF A SOLAR COLLECTOR）”的美国专利申请案第61/077,998号；在2008年7月3日提出申请且标题为“可大规模生产的太阳能收集器（MASSPRODUCIBLE SOLAR COLLECTOR）”的美国临时专利申请案第61/078,245号；在2008年7月3日提出申请且标题为“具有温度调节的太阳能聚集器（SOLAR CONCENTRATORS WITH TEMPERATUREREGULATION）”的美国临时专利申请案第61/078,029号；在2008年7月3日提出申请且标题为“光束图案与光伏元件布局（LIGHT BEAM PATTERN AND PHOTOVOLTAIC ELEMENTS LAYOUT）”的美国临时专利申请案第61/078,259号；在2009年6月30日提出申请且标题为“太阳位置追踪（SUN POSITIONTRACKING）”的美国专利申请案第12/495,303号；在2009年6月30日提出申请且标题为“太阳能收集器的放置（PLACEMENT OF A SOLAR COLLECTOR）”的美国专利申请案第12/495,164号；在2009年6月30日提出申请且标题为“可大规模生产的太阳能收集器（MASS PRODUCIBLE SOLAR COLLECTOR）”的美国专利申请案第12/495,398号；在2009年6月30日提出申请且标题为“具有温度调节的太阳能聚集器（SOLAR CONCENTRATORS WITH TEMPERATURE REGULATION）”的美国专利申请案第12/495,136号；在2009年7月1日提出申请且标题为“用于太阳能聚集器的极安装布置（POLAR MOUNTINGARRANGEMENT FOR A SOLAR CONCENTRATOR）”的美国专利申请案第12/496,034号；在2009年7月1日提出申请且标题为“太阳能聚集器测试（SOLAR CONCENTRATOR TESTING）”的美国专利申请案第12/496,150号；及在2009年7月1日提出申请且标题为“光束图案与光伏元件布局（LIGHT BEAMPATTERN AND PHOTOVOLTAIC ELEMENTS LAYOUT）”的美国专利申请案第12/496,541号。上述申请案的整体内容以引用方式并入本文中。
技术领域
本申请案一般来说涉及太阳能收集器且更具体来说涉及构造、组装、使用及管理太阳能收集器。
背景技术
有限的化石能源供应及其相关联全球环境破坏已迫使市场力量使能源及相关技术多样化。一种已受到重大关注的此类能源是太阳能，其采用光伏（PV）技术将光转换成电。通常，PV产品每两年便加倍，自从2002年以来每年平均增长48%，从而使其成为世界上增长最快的能量技术。截止到2008年年中，累积全球太阳能生产能力的估计值保持至少12,400百万瓦。此种发电容量的大约90%由并网电系统组成，其中安装可为地面安装或构建于建筑物的屋顶或墙壁上，称作建筑物集成式光伏系统（BIPV）。
此外，已在太阳能面板的设计及生产中实现重大技术进步，所述太阳能面板进一步伴随有效率的增加及制造成本的降低。一般来说，建立大规模太阳能收集系统所涉及的主要成本元素为支撑结构的成本，所述支撑结构用来将阵列的太阳能面板安装于恰当位置中以用于接收并转换太阳能。此类布置中的其它复杂事物涉及PV元件的有效操作。
用于将光转换到电能的PV元件经常被作为太阳能电池应用于消费者导向产品（例如，桌上型计算器、手表等）中的小功率电源。此类系统因其作为化石燃料的未来替代能源的实际性而越来越吸引人们的关注。一般来说，PV元件是采用p‑n结、肖特基（Schottky）结或半导体的光伏动力（光伏压）的元件，其中硅半导体等吸收光以产生光载流子，例如电子及空穴，且所述光载流子因p‑n结部分的内部电场而向外部漂移。
一种普通PV元件采用单晶硅及半导体工艺来进行生产。举例来说，晶体生长工艺制备价控制为p型或n型的硅的单晶，其中此种单晶随后被切割成硅晶圆以实现所要厚度。此外，可通过形成不同导电类型的层（例如，价控制物的扩散制成与晶圆的导电类型相反的导电类型）来制备p‑n结。
除面向消费者的产品以外，还针对各种目的采用太阳能收集系统，举例来说，如效用交互式电力系统、用于远程或无人地点的电源及蜂窝式电话切换地点电源（除其它以外）。太阳能收集系统中的能量转换模块（例如，PV模块）阵列可具有从几千瓦到一百千瓦或更高的功率，此取决于用于形成所述阵列的PV模块（也称作太阳能面板）的数目。可在一天中的大部分时间暴露于太阳下的任何地方安装所述太阳能面板。
通常，太阳能收集系统包括以行形式布置且安装于支撑结构上的太阳能面板阵列。此类太阳能面板可经定向以优化太阳能面板能量输出以适应于特定太阳能收集系统设计要求。太阳能面板可以固定定向及固定倾斜安装于固定结构上，或可安装于追踪结构上，所述追踪结构随着太阳在白天移动跨越天空且随着太阳在一年中在天空中移动而将所述太阳能面板朝向太阳对齐。
然而，控制光伏电池的温度对于此类系统的操作仍是关键的，且相关联的可缩放性仍是富有挑战的任务。共同近似值得出PV电池每上升1℃通常丢失约0.3%的电力的结论。
太阳能技术通常实施于一系列太阳能（光伏）电池或电池面板中，所述太阳能电池或电池面板接收日光且将日光转换成电，电随后可被馈入于电力网中。已在太阳能面板的设计及生产中实现重大进步，其已有效地增加效率同时降低其制造成本。随着研发出效率更高的太阳能电池，电池的大小减小，从而导致采用太阳能面板来提供替代逐渐减少且高度需求的非再生源的具竞争性可再生能量的实际性增加。为此，可部署太阳能收集系统以将太阳能馈入于电力网中。
通常，太阳能收集系统包括布置成行且安装于支撑结构上的太阳能面板阵列。此类太阳能面板可经定向以优化太阳能面板能量输出以适应于特定太阳能收集系统设计要求。太阳能面板可以固定定向及固定倾斜安装于固定结构上，或可安装于移动结构上以朝向太阳对齐所述太阳能面板，因为恰当地定向所述面板来接收最大太阳能辐射将产生增加的能量产生。已研发一些自动化追踪系统以单独基于时间及日期使面板朝向太阳指向，因为可在某种程度上根据这些度量预测出太阳位置；然而，此不提供最佳对准，因为太阳位置可从其所计算位置精细地改变。其它方法包括感测光且相应地朝向所述光对齐太阳能面板。这些技术通常采用阴影掩模，使得当太阳在检测器的轴上时，电池的被遮蔽区域与被直接照射的区域大小相等。然而，此类技术检测除直射日光以外的从许多源产生的光，例如来自云、激光等的反射。
对于将光聚集于具有光伏电池的接收器中以用于发电或热量收集的系统来说，抛物面反射器用于实现光聚集的技术。有时通过将玻璃、塑料或金属预成形或模制为抛物面形状来制造抛物面反射器（形成为一个维度或两个维度），此可为昂贵的。替代方法是形成半抛物面反射器，所述反射器附接到由弯曲铝管或其它类似结构制成的框架。在这些及其它常规设计中，结构的复杂性限制大规模生产及将设计组装为太阳能收集器的方便性。在许多情况下，需要起重机来组装所述结构，且因此所述组合件成本较高。同样，在现场，反射镜的对准可为困难的。此外，可难以维护及维修所述组合件本身。
抛物面反射器通常用于实现光聚集。为产生电或热量，抛物面反射器通常将光聚焦于可局部化（例如，焦点）或扩展（例如，焦点线）的焦点区域或轨迹中。然而，大多数反射器设计具有阻碍可大规模生产性及将设计组装为用于能量转换的太阳能收集器的方便性的实质结构复杂性。此外，结构复杂性通常使反射元件（例如，反射镜）的对准以及所部署聚集器的安装及维修或维护变复杂。
发明内容
下文呈现本发明的简化概述以提供对本发明的一些方面的基本理解。此概述并非是对本发明的穷尽性概括。其并非打算识别本发明的主要/关键要素或刻画本发明的范围。其唯一目的是以简化形式呈现本发明的一些概念来作为稍后呈现的更详细说明的前序。
本文中所揭示及请求的本发明在其一个方面中包含一种用于测试、评价及诊断太阳能聚集器光学器件的质量的系统（及对应的方法）。实质上，本发明揭示用于通过将经调制激光辐射发射到光伏（PV）电池的位置上（或其附近）来评价太阳能收集器的性能及质量的机制。在一个实例中，此发射将处于（或大致接近）真正抛物面反射器的抛物面的焦点处。
本发明揭示以距源（例如，太阳能收集器或圆盘）的两个距离来定位两个接收器。这些接收器用于收集可与标准或其它阈值进行比较的经调制光。换句话说，所接收光的强度可与行业标准或某个其它预编程或推断的值进行比较。相应地，可从所述比较的结果中得出与性能相关的结论。
在其它方面中，如果期望增强由所述接收器所观测的结果，那么可调整所述光学器件的性能。举例来说，可采用机械机构（例如，电机及控制器）来自动“调谐”或“微调”所述收集器（或一子组的所述收集器）以便实现可接受或所要性能。
在太阳能收集系统中安装太阳能阵列的常规方法涉及使所述阵列从支撑结构偏移地安装。然而，在所述阵列追踪太阳期间，可使用较大功率的电机来克服所述阵列的位移的重心的作用，因此降低所述系统的效率。
通过所揭示的标的物，揭示一种阵列，使得所述阵列安装于支撑结构的平面中，从而允许维持所述阵列的重心围绕所述支撑结构的轴。与常规系统相比，可利用较小电机来定位所述阵列，因为使位移的重心的作用最小。此外，可使所述阵列绕所述支撑结构旋转，从而允许将所述阵列置于安全位置中以防止对组成所述阵列的组件的破坏，例如光伏电池、反射镜等。所述阵列还可经定位以促进维修及安装的方便性。
提供可优于其它光源检测到直射日光的太阳追踪位置。在此方面，可将太阳能电池大致直接聚集于产生高能量效率的日光上。特定来说，光分析器可在日光追踪器内共同操作，其中每一分析器可接收多个光源中的一者。可产生来自所述分析器的所得光信号且可将其进行比较以确定所述光是否是直射日光；在此方面，可忽略确定为不是直射日光的源。在一个实例中，所述光分析器可包含偏振器、光谱滤波器、球透镜及/或象限单元（quadrant cell）以实行此目的。此外，举例来说，可提供放大器来输送所得光信号用于其处理。
根据实例，可在给定日光追踪器中配置多个光分析器。举例来说，可利用所述光分析器的偏振器来确保原始光源的实质非偏振（就像直射日光的情况）。在实例中，可利用光分析器的光谱滤波器来阻挡某些光波长，从而允许由日光利用的范围。此外，可利用球透镜及象限单元配置来确定光的准直性质以进一步识别直射日光以及校正轴的对准以接收大量直射日光。除其它以外，可收集并比较来自每一光分析器的所得光信号以确定所述光源是否是直射日光。在一个其中确定所述光为直射日光的实例中，可根据光穿过球透镜及在象限单元上的位置来自动调整太阳能面板的位置，使得日光与所述象限单元的轴最佳地对准。
在常规操作中，可通过使用编码器来定位太阳能聚集器。可以基于时间及日期的太阳能位置估计值来编程所述编码器；可搜集时间及日期且可基于所述所搜集的信息来确定所述聚集器的适当位置。然而，如果太阳能聚集器配置被故意移动、移动因自然事件而发生等，那么所述编码器在不重新编程的情况下可变得较不准确。
通过所揭示的发明，可计算相对于重力施加于太阳能聚集器上的力的测量且可将所述测量用于放置所述太阳能聚集器。可在所述测量与所要值之间作出比较以确定将所述太阳能聚集器放置于何处。相应地，可产生移动接收器的指令且将所述指令传送到电机系统。关于一个实施例，可将对倾角计牢固地附接到太阳能圆盘，以便可测量所述圆盘相对于重力所指向的角度。
此外，结合简化太阳能收集器的生产、运输、组装及维修来描述各个方面。所揭示的方面涉及一种生产太阳能收集器及易于组装的太阳能收集器组合件的便宜且简化的方式。此外，本文中所揭示的若干方面允许以模块化及/或部分组装的状态便宜地运输大量圆盘（例如，太阳能组合件）。
一个或一个以上方面涉及将反射镜形成为抛物面形状、将其固持到位及组装的方式。在反射镜翼板组合件之间维持间距以减轻风力在大风（例如，暴风）周期期间可对收集器产生的作用。可以允许一些灵活性从而使得所述单元响应于风力轻微移动的方式将所述反射镜翼板组合件安装到骨干。然而，所述单元保持刚度以将日光的焦点维持于接收器上。根据一些方面，可将所述反射镜翼板组合件布置为槽设计。此外，极座架在重心处或重心附近的定位允许移动收集器以便于维护、存储等。
本发明的另一方面供应一种太阳能聚集器系统，所述太阳能聚集器系统具有调节（例如，实时地）来自其的热量耗散的热量调节组合件。此种太阳能聚集器系统可包括光伏（PV）电池的模块化布置，其中所述热量调节组合件可从热点区域移除所产生的热量以将PV电池的所述模块化布置的温度梯度维持在预定等级内。在一个方面中，此种热量调节组合件可采用散热片布置的形式，其包括待表面安装到光伏电池的所述模块化布置的背侧的多个散热片，其中每一散热片可进一步包括大致垂直于所述背侧延伸的多个鳍状物。所述鳍状物可扩大散热片的表面面积以增加与冷却介质（例如，空气、例如水等冷却流体）的接触，所述冷却介质用来从所述鳍状物及/或光伏电池耗散热量。因此，可经由散热片传导来自光伏电池的热量且将所述热量传导到周围冷却介质中。此外，所述散热片可具有相对于光伏电池的大致小的形式因子，以实现在光伏电池的模块化布置的整个背侧的有效分布。在一个方面中，可经由热传导路径（例如，金属层）将来自光伏电池的热量传导到散热片以减轻散热片到光伏电池的直接物理或热传导。此布置提供用于PV模块化布置的恰当操作的可缩放解决方案。
在相关方面中，可将所述散热片可定位于各种平面或三维布置中以便监视、调节且全面地管理离开光伏电池的热量流动。此外，每一散热片可进一步采用热/电结构，所述结构可具有螺旋、扭转、盘旋、迷宫形状或于一个部分中具有线的较密集图案分布且于其它部分中具有线的相对较不密集的图案分布的其它结构形状。举例来说，此类结构的一个部分可由提供相对高的各向同性传导率的材料形成且另一部分可由在另一方向上提供高热传导率的材料形成。相应地，热量调节组合件的每一热/电结构提供热量传导路径，所述热量传导路径可耗散来自热点的热量且使其进入热量调节装置的各种热量传导层或相关联散热片。
本发明的另一方面提供一种热量调节装置，所述热量调节装置具有可保持与模块化光伏布置的热点区的直接接触的基础板或支承板。所述基础板可包括热量促进区段及主基础板区段。所述热量促进区段促进热量在模块化光伏布置与热量调节装置之间的转移。所述主基础板区段可进一步包括嵌入内部的热结构。此准许从光伏电池产生的热量初始经由所述整个主基础板区段扩散或散布且随后进入热结构伸展组合件，其中此种伸展组合件可连接到散热片。
根据再一方面，热结构组合件可连接以形成网络，其中其操作受控制器控制。响应于从所述系统（例如，传感器、热/电结构组合件等）搜集的数据，所述控制器确定释放冷却介质以与热结构交互的量及速度（例如，以从光伏电池中带走热量，以便消除热点并在光伏电池的模块化布置中实现更均匀的温度梯度）。举例来说，基于所收集的测量，微处理器调节阀的操作以将温度维持于预定范围内（例如，从贮水池供应的充当冷却剂的水流过所述PV电池）。此外，所述系统可并入有各种传感器以评估恰当操作（例如，系统的健康）且诊断快速维修的问题。在一个方面中，在退出热量调节装置及/或光伏电池后，冷却剂可即刻进入文丘里管（Venturi tube），其中压力传感器使得能够测量其流量。此通过控制系统的微处理器进一步使得能够检验以下各项：流量设定、冷却剂量、流动障碍等。
在相关方面中，所述太阳能聚集器系统可进一步包括太阳能热源（solar thermals）‑其中本发明的热量调节组合件也可实施为此种产生电能及热能两者的混合系统的一部分，以促进优化能量输出。换句话说，在用于在PV电池的冷却过程期间冷却所述PV电池的介质中所累积的热能随后可用作经预加热介质或用于热产生（例如，供应到消费者‑例如热负荷）。本发明的控制器也可主动管理（例如，实时地）热能与PV效率之间的折衷，其中阀的控制网络可调节冷却剂介质穿过每一太阳能聚集器的流动。所述热量调节组合件可采用导管网络的形式，例如用于在整个太阳能聚集器网中导引冷却介质（例如，经加压及/或自由流动）的管线。控制组件可基于传感器数据（例如，整个系统中温度、压力、流量、流体速度等的测量）来调节（例如，自动地）阀的操作。
此外，本发明提供用于在用于能量转换的太阳能聚集器中组装并利用低成本、可大规模生产的抛物面反射器的系统及方法。通过以平坦反射材料开始来组装抛物面反射器，所述材料经由一组附加于支撑梁中的支撑肋弯曲为抛物面或贯穿形状。所述抛物面反射器在各个面板或阵列中安装于支撑框架上以形成抛物面太阳能聚集器。每一抛物面反射器以线段图案聚焦光。可使经由所述抛物面太阳能聚集器聚焦于接收器上的光束图案优化以取得预定性能。所述接收器附接到所述支撑框架，与所述抛物面反射器阵列相对，且包括光伏（PV）模块及热量收获元件或组件。为增加或保持所述抛物面太阳能聚集器的所要性能，所述PV模块可通过为单片式（举例来说）且展现优先定向的PV电池的充足布置来配置，以有利地利用光束图案优化，而不管所述图案中的不规则性。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种太阳能聚集器，其包含：多个抛物面反射器阵列，其中每一抛物面反射器包含经由附接到骨干梁的一组支撑肋弯折成槽形状的反射元件；一个或一个以上接收器，其从所述多个抛物面反射器阵列收集光，所述收集器包含用于能量转换的光伏模块或热能收获系统中的至少一者；以及调整系统，其用以优化从所述多个抛物面反射器阵列收集光的所述一个或一个以上接收器中的每一者中的所收集光的图案的光强度分布以使所述太阳能聚集器的性能度量最大，其中所述性能度量为电能产生或热能产生中的至少一者。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的太阳能聚集器，其中所述光伏模块包含一组光伏电池群集，其经布置以最佳地利用所述所收集的光，所述组群集中的所述光伏电池包括结晶硅太阳能电池、结晶锗太阳能电池、基于III到V族半导体的太阳能电池、基于铜镓硒的太阳能电池、基于铜铟硒的太阳能电池、非晶硅电池、薄膜串接太阳能电池、三结太阳能电池或纳米结构太阳能电池中的至少一者。
前述的太阳能聚集器，其中所述组光伏电池群集中的每一光伏电池为单片式且沿垂直于含有所述光伏模块的平面的特定轴而定向。
前述的太阳能聚集器，其中所述组光伏电池群集中的每一群集包含以串联连接电耦合的一个或一个以上行的多个光伏电池。
前述的太阳能聚集器，其中所述一个或一个以上行的所述多个光伏电池中的至少一者包含电流匹配的光伏有源元件，其中所述光伏有源元件是至少部分地基于在模拟的操作现场条件下在测试设施中进行的性能表征而电流匹配的。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种用以组装太阳能收集器的方法，所述方法包含：通过经由附接到骨干梁的一组支撑肋将平坦反射材料的一部分弯曲成槽形状来组装抛物面反射器；将多个经组装抛物面反射器阵列安装于支撑框架中；调整所述多个阵列中的每一抛物面反射器的位置以优化收集于接收器上的光束图案，其中所述调整动作包括自动追踪每一抛物面反射器的所述位置以使所述所收集光束的图案的波动最小；以及根据所述接收器中的所聚集光的图案而在所述接收器上配置光伏模块。
前述的用以组装太阳能收集器的方法，其进一步包含在所述接收器上安装热收获装置以收集通过光收集所产生的热量。
前述的用以组装太阳能收集器的方法，自动追踪每一抛物面反射器的所述位置以使所述所收集光束的图案的波动最小包含以下各项中的至少一者：通过测量或接入到本地或远程数据库来收集数据；致动电机以调整所述太阳能收集器中的元件的位置；或报告所述太阳能收集器的状况。
前述的用以组装太阳能收集器的方法，根据所述接收器中的所聚集光的图案而在所述接收器上配置光伏模块进一步包含在全异单元群集中的所述光伏模块中布置一组光伏电池以便增加所述组光伏电池对所收集光的暴露。
前述的用以组装太阳能收集器的方法，其中所述全异单元群集包含以串联连接电耦合的一个或一个以上行的多个光伏电池。
为实现上述及相关目的，本文结合以下说明及附图描述本发明的某些说明性方面。然而，这些方面仅表示可利用本发明的原理的各种方式中的几种方式且本发明既定包括所有此类方面及其等效物。结合图式考虑本发明的以下详细说明，本发明的其它优点及新颖特征将变得显而易见。
附图说明
图1A及图1B分别图解说明根据本申请案中所揭示的方面的实例性抛物面太阳能聚集器及所聚焦光束的图表。
图2图解说明根据本文中所描述的方面的实例性构成反射器，其在本文中称为太阳能翼板组合件。
图3A及图3B图解说明根据本文中所描述的方面构成太阳能反射器附接到太阳能聚集器中的主支撑梁的位置。
图4A到图4B分别图解说明根据本文中所描述的方面的实例性单接收器配置及实例性双接收器布置。
图5图解说明根据本文中所描述的方面聚焦于接收器上的所收集光束的“蝴蝶结”失真。
图6是根据本说明书中所揭示的方面可在太阳能聚集器的部署之前被校正或可在经排程维修会话期间被调整的典型轻微失真的图表。
图7图解说明根据一方面的经调整所聚焦光束图案的图表。
图8是根据本文中所描述的方面用于能量转换的太阳能收集器中的接收器的图表。
图9A到图9B图解说明根据本文中所描述的方面的接收器的图表。
图10是根据本文中所描述的方面聚焦于接收器上的光束图案的再现。
图11A到图11B显示根据本文中所描述的方面的PV模块的实例性实施例。
图12显示根据本发明的方面可以机械方式耦合到PV模块以从那里抽取热量的通道化热量收集器的实施例。
图13A到图13C图解说明根据本文中所描述的方面有源PV元件通过经由抛物面太阳能聚集器的日光收集的照射的实例性情景。
图14是根据本说明书中所揭示的方面抛物面聚集器的光束分布的计算机模拟的绘图。
图15A到图15C图解说明根据本文中所描述的方面的PV电池的集群配置的实例。
图16A到图16B图解说明根据本文中所描述的方面使得能够被动校正所聚焦束光图案的改变的PV电池的两个实例性集群配置。
图16C显示根据本文中所描述的方面的用于所产生电流的收集的实例性配置。
图17是根据本文中所描述的方面使得能够调整太阳能收集器或其反射器面板的位置以使所述太阳能收集器的性能度量最大的实例性追踪系统的框图。
图18A到图18B代表根据本文中所描述的方面利用宽广收集器的日光接收器的实施例的全异视图。
图19显示根据本文中所描述的方面利用宽广收集器的日光接收器的实例性替代或额外实施例。
图20图解说明因宽广‑收集器接收器中的反射导向器的内表面上的多个反射而导致的入射于PV模块的表面上的光的射线跟踪模拟。
图21呈现在具有附接到其的反射导向器的宽广‑收集器接收器中的PV模块处收集的光的模拟图像。
图22呈现根据本文中所描述的方面用于利用抛物面反射器来聚集光以用于能量转换的实例性方法的流程图。
图23是根据本文中所描述的方面用以调整太阳能聚集器的位置以实现预定性能的实例性方法的流程图。
具体实施方式
现在参照图式来描述本发明，其中在所有图式中使用相同的参考编号来指代相同的元件。出于解释的目的，在以下说明中，列举了大量具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，可显而易见，无需使用这些具体细节便可实践本发明。在其它实例中，以框图形式显示众所周知的结构及装置，以促进描述本发明。
本申请案中所用术语“组件”、“系统”、“模块”、“接口”、“平台”、“层”、“节点”、“选择器”既定指代与计算机相关的实体，其可为硬件、硬件与软件的组合、软件，或可为执行中的软件。举例来说，组件可为（但不限于）在处理器上运行的过程、处理器、对象、可执行文件、执行线程、程序及/或计算机。通过例示的方式，运行于服务器上的应用程序及所述服务器均可为组件。一个或一个以上组件可驻存于过程及/或执行线程内，且组件可局部化于一个计算机上及/或分布于两个或两个以上计算机之间。此外，这些组件可从其上存储有各种数据结构的各种计算机可读媒体执行。所述组件可（例如）根据具有一个或一个以上数据包（例如，来自一个与本地系统、分布式系统中的另一组件交互及/或跨越网络（例如，因特网）经由所述信号与其它系统交互的组件的数据）的信号经由本地及/或远程过程进行通信。作为另一实例，组件可为具有由机械部件提供的特定功能性的设备，所述机械部件由电或电子电路操作，所述电或电子电路由由处理器执行的软件或固件应用程序操作，其中所述处理器可在所述设备内部或在所述设备外部且执行所述软件或固件应用程序的至少一部分。作为再一实例，组件可为在无机械部件的情况下通过电子组件提供特定功能性的设备，所述电子组件其中可包括处理器以执行至少部分地赋予所述电子组件的功能性的软件或固件。作为又一实例，接口可包括输入/输出（I/O）组件以及相关联处理器、应用程序或应用编程接口（API）组件。
另外，术语“或”既定意指包括性“或”而非排它性“或”。也就是说，“X采用A或B”既定意指所述自然包括性排列中的任一者，除非另有规定或从上下文中明显看出。也就是说，如果X采用A，X采用B，或X采用A及B两者，那么在上述实例中任一者的情况下均满足“X采用A或B”。此外，本说明书及附图中所用冠词“一（a）”及“一（an）”通常应解释为意指“一个或一个以上”，除非另有规定或根据上下文明显是指单数形式。
本文中所用术语“推断（infer）”或“推断（inference）”通常是指根据通过事件及/或数据所捕获的一组观测值来推出或推断系统、环境及/或用户的状态的过程。举例来说，推断可被用来识别特定上下文或动作，或可产生状态的概率分布。所述推断可为概率性的‑也就是说，基于对数据及事件的考虑来计算所关心状态的概率分布。推断还可指用于从一组事件及/或数据构成更高级事件的技术。此种推断导致从一组所观测事件及/或所存储事件数据构造出新事件或动作，无论所述事件是否以时间上紧邻的形式相干，且无论所述事件及数据是来自一个还是来自数个事件及数据源。
产生太阳能电力所需的大部分资金成本是在用于光伏（PV）电池或光伏池的硅中。然而，现在以1000个太阳聚光操作的合适光伏电池可用，可通过将日光聚集于相对小面积的硅上来降低此成本。为成功实现此目的，反射材料（例如，反射镜）必须表现得的确非常好。
在大多数应用中，由于最经常在现场组装聚集器，因此此要求甚至更加苛刻。因此，本发明揭示可准许聚集器光学器件的质量的快速评价且在出现不可接受的性能的情况下还提供诊断的方法及装置（组件）。另外，本发明使得能够调谐聚集器以实现最佳或可接受的性能标准。
图1A图解说明实例性抛物面太阳能聚集器7100的图表。实例性太阳能聚集器7100包括反射器7135的四个面板71301到71304，所述面板将光束聚焦于两个接收器71201到7202上‑面板71301及71303将光聚焦于接收器71201上，且面板71302及71304将光聚焦于接收器71202上。接收器71201及71202两者均可收集用于产生电或电力的日光；然而，在替代或额外配置中，接收器71201可用于热能收获，而接收器71202可用于电力产生。反射器7135附接（例如，栓接、软焊）到作为支撑结构的一部分的主支撑件梁7135，所述支撑结构包括桅杆7118、支撑接收器71201及1202的梁7130及减轻面板71301到71304在主梁7115上的负荷的桁架7125（例如，单柱桁架）。桁架接点的位置取决于面板71301到71304的负荷。实例性太阳能聚集器7100中的支撑结构可由给所述聚集器提供持久支撑及完整性的大致任一材料（例如，金属、碳纤维）制造。反射器7135可相同或大致相同；然而，在一个或一个以上替代或额外实施例中，反射器7135大小可不同。在一方面中，可采用不同大小的反射器7135来产生所收集光的具有特定特性（例如，特定均匀性等级）的聚焦光束图案。
反射器7135包括面向所述接收器的反射元件及支撑结构（下文将结合图2加以描述）。反射元件是可靠、不昂贵且容易购得的平坦反射材料（例如，反射镜），其在纵向方向上弯折成抛物面形状或贯穿形区段且在横向方向上维持平坦以形成抛物面反射器。因此，反射器7135将光聚焦于接收器7120中的焦点线上。应了解，即使在实例性太阳能聚集器7100中图解说明特定数目（7）的反射器7135，但在每一面板71301到71304中可采用更大或更小数目的反射器。同样，可如本说明书中所描述在太阳能聚集器中利用反射器面板或阵列7130与接收器7120的任一实质组合。此种组合可包括一个或一个以上接收器。
另外，应了解，可在反射器7135背部涂覆保护元素，例如塑料泡沫等以在实例性太阳能聚集器7100在恶劣或不利天气操作下采用安全或维护位置（例如，通过绕主支撑梁7115的旋转）且暴露面板7130λ的背部（其中l=1,2,3,4）时促进所述元素的完整性（举例来说）。
应进一步了解，实例性太阳能收集器7100为可易于大规模生产且分段运送及组装于部署位点的模块化结构。此外，面板7130λ的模块化结构即使在其中一个或一个以上反射器变得不能操作（例如，反射器破损、未对准）的情况下仍确保促进连续日光收集的操作冗余程度。
在本发明的一方面中，实例性聚集器7100中的接收器71201到71202可包括光伏（PV）模块，所述光伏模块促进能量转换（光转换到电），且其也可收获热能（例如，经由具有吸收在附接到所述PV模块的支撑结构的接收器处形成的热量的使流体循环的蛇管）。应了解，接收器71201及71202中的每一者或如本说明书中所描述的太阳能聚集器中的大致任一接收器可包括不具有热收获装置的PV模块、不具有PV模块的热收获装置或两者。接收器71201到71202可电互连且连接到电力网或其它太阳能聚集器中的全异接收器。当接收器包括热能收获系统时，所述系统可跨越全异太阳能聚集器中的多个接收器连接。
图1B图解说明聚焦于接收器7120γ上的实例性所聚焦光束7122，其可实现于接收器71201或71202中或本说明书中所描述的任一其它接收器中。聚焦的光图案7122显示不均匀性，其中较宽区段位于所述图案的端点附近或位于所述端点处。所述图案的端点区上方及下方的更加漫射的聚焦区域通常因反射器稍微远离其焦距定位而出现。
接下来论述实例性太阳能收集器7100及其元件的细节。
图2图解说明实例性构成反射器7135，其在本文中称作太阳能翼板组合件。太阳能反射器7135包括在纵向方向7208上弯曲为抛物面形状或贯穿形状且在横向方向7210上保持平坦的反射元件7205。反射元件7205的此种弯折促进用以将光聚焦于位于所形成的抛物面贯穿的焦点处的线段中的反射。应了解，所述段线的长度与反射元件7135的宽度一致。反射材料7205可为大致任一低成本材料，例如金属性薄片、薄玻璃反射镜、涂覆于塑料上的高反射薄膜材料，其中所述薄膜具有预界定的光学性质（例如，在特定波长的范围内吸收失败（例如，514nm绿色激光或647nm红色激光））或预界定的机械性质，像低弹性常数以提供应力耐性等。
在实例性反射器7135中，附接到骨干梁7225的六个支撑肋72151到72153将反射元件7205弯曲为抛物面形状。为此目的，支撑肋具有全异大小且附加于梁225中的全异位置处以提供充分抛物面轮廓：外部肋72153具有比肋72152的第二高度大的第一高度，此第二高度比内部肋72151的第三高度大。应了解，可采用一组N（大于三的正整数）个支撑肋来支撑反射元件7205。应注意，可用具有充足刚度的大致任一材料来制造支撑肋以提供支撑并适应结构变化及环境波动。可至少部分地基于反射元件7205的机械性质、制造成本考虑等来确定支撑肋的数目N的及材料（例如，塑料、金属、碳纤维）。
可利用用以将支撑肋（例如，支撑肋72151到72153）附接到骨干梁7225的各种技术。此外，支撑肋（例如，支撑肋72151到72153）可通过各种配置来固持反射元件7205；例如，如在实例性反射器7135中所图解说明，支撑肋可夹住反射元件205。在本发明的一方面中，可将支撑肋72151到72153制造为骨干梁7225的组成部分。在另一方面中，可将支撑肋72151到72153夹到骨干梁7225中，此至少具有提供便于维修及调整反射重新配置的优点。在再一方面中，支撑肋72151到72153可沿骨干梁7225滑动且放置到位。
凹连接器7235在实例性太阳能聚集器7100中促进将实例性反射器7135耦合到主结构框架7115。
应了解，实例性反射器7135中的一个或一个以上元件的形状可不同于所图解说明的形状。举例来说，反射元件7205可采用例如正方形、椭圆形、圆形、三角形等形状。骨干梁7225可具有非矩形的截面形状（例如，圆形、椭圆形、三角形）；因此可适应连接器7235。
图3A是太阳能反射器7135到主支撑梁7115的附接的图表7300。如在实例性抛物面太阳能收集器7100中所图解说明，将七个反射器7135置于距接收器7120γ的焦距处，其中γ=1,2。反射器7135通过设计具有相同焦距，且因此光束将被聚焦于线段（例如，焦点线）中。附接条件的波动（例如，反射器的对准的变化）导致反射定位于比焦距稍长或稍短的距离处且因此投射于接收器120上的光束图像可为矩形形状。应了解，在反射器的此种配置中，接收器7120γ上所聚焦光束的图案与通过常规抛物面反射镜获得的所聚焦光的点图案或由常规反射器（其为沿第二抛物面路径扫过的抛物面区段）形成的所收集光的V形图案大致不同。
或者，在一方面中，可在直线配置或贯穿设计上将太阳能反射器7135附接到主支撑梁7135，而非置于距接收器7120γ的相同焦距处。图3B图解说明此种附接配置的图表7350。线7355图解说明支撑框架7135上的附接线。
图4A及图4B分别图解说明实例性单接收器配置400及实例性双接收器布置450。在图4A中，示意性地在接收器120γ中呈现光束图案，所述光束图案大致均匀，其中小失真而非与波动相关联的那些失真导致矩形光投射。然而，此种均匀性是以有限的收集面积的代价取得的；例如，两个反射器面板71301到71302在每一面板中具有七个构成反射器。
图4B图解说明利用两个接收器71201到71202的实例性收集器配置7450，所述两个接收器通过较大面积（例如，每一者具有七个构成反射器的四个反射器面板71301到71304）促进日光收集的实质增加。配置7450在单接收器配置7400上提供至少两个优点：（i）双接收器配置收集两倍多的辐射通率，及（ii）在单接收器配置中保持所聚焦光束的实质均匀性。在实例性太阳能收集器7100中利用实例性反射器布置7450。
应注意，在单接收器配置内实施与布置7450中的收集面积同样大的收集面积可导致所聚焦光束图案的实质失真。特定来说，对于具有大构成反射器阵列（其包括大致远离接收器的外部反射器）的大面积收集器，可形成“蝴蝶结”失真。因此，通过与均匀照射相关联的优点来克服源自利用第二接收器及相关联电路及有源元件的增加的复杂性。图5图解说明聚焦于位于具有阵列面板71301到71304的太阳能聚集器的中心配置中的接收器7510上的光的“蝴蝶结”失真。
图6图解说明可在部署太阳能聚集器之前校正或可在所排程维修会话期间调整的典型轻微失真的图表7600。可通过反射器面板（例如，面板1301）中构成反射器或太阳能翼板的位置的小调整Δθ来校正聚焦于接收器7610上的图像中的此种失真（其可实现于接收器71201或71202中）。所述调整目标是改变到中央支撑梁7130的面板附接角度φ。可将此调整视为将φ从3.45度的值变更为3.45±Δθ的旋转“扭曲”。或者，或此外，可将第二附接角度φ（骨干梁225与含有主支撑梁115的平面之间的角度）重新配置为φ±Δα，其中Δα<<φ。（通常，φ为10度）。位置调整的结果是将由个别普通反射器面板（例如，面板71301）形成的光束线移位以更均匀地照射接收器7120以进一步利用PV电池特性的优点。图7图解说明图表7600中所显示的失真图案的经调整实例的图表7700。
图8用于收集用于能量转换（例如，光转换到电）的日光的光伏接收器（例如，接收器71201或71202）的实例性实施例7800的图表。在实施例7800中，所述接收器包括光伏（PV）电池的模块，例如，PV模块7810。PV电池7820组或群集在所聚焦光束的方向上对准（例如，参见图1B）。此外，PV电池7820组或PV有源元件布置成N个构成电池及M行的群集，其中一行中的构成PV电池串联电连接且若干行并联电连接；N及M为正整数。在实例性实施例7800中，N=8且M=3。此种对准及电连接性可利用PV电池的方面，例如，垂直多结（VMJ）电池以唯一地利用聚焦于接收器（例如，71201或71202）上的窄光束以使电输出最大。应注意，VMJ电池为单片式（例如，整体地接合）且沿特定方向定向，所述方向通常与构成所述VMJ电池的半导电材料的结晶轴一致。应了解，在PV模块7810中所利用的PV电池可为大致任一太阳能电池，例如结晶硅太阳能电池、结晶锗太阳能电池、基于III到V族半导体的太阳能电池、基于铜镓硒的太阳能电池、基于铜铟硒的太阳能电池、非晶硅电池、薄膜串接太阳能电池、三结太阳能电池、纳米结构太阳能电池等。
应了解，PV接收器的实例性实施例7800包括可用于使流体或液体冷却剂循环的蛇管7830以出于以下至少两个目的而收集热量：（1）在最佳温度范围内操作群集或组中的PV电池7820，因为PV电池效率随着温度升高而降级；及（2）利用所述热量作为热能的源。在一方面中，可以优化热量抽取的图案部署蛇管7830。可通过至少部分地将蛇管7830的一部分嵌入于包含PV接收器的材料中来实现部署（例如，参见图9A）。
图9A到图9B图解说明接收器7120γ的图表7900及7950，其中外壳7910附接到所述接收器。外壳7910可围护安装、维修或维护太阳能聚集器100的人类代理或操作者以避免暴露给聚焦的光束及相关联的升高的温度。外壳7910包括跨越接收器7120γ中的PV电池导出被动热气流以便减少可使到达所述PV模块的光束失真的所聚集热空气的累积的排气喷嘴7915。热空气层的排尽或减少导致较高的电输出。可通过于喷嘴7915中添加小主动冷却风扇来改善排尽。
图10是聚焦于接收器7120γ上的光束图案7122的再现8000，所述接收器包括PV有源元件（被照射）及蛇管7830。图案波动是可见的；举例来说，光束图案7122在接收器120γ的中央区中较窄，而朝向接收器7120的端变宽。此种图案形状令人回想起上文所论述的“蝴蝶结”失真。应了解，可通过如下文所论述的PV电池的各种布置来减轻由光束图案7122的此类波动或失真引起的对性能的有害作用。
图11A到图11B显示根据本发明的若干方面的PV模块的实例性实施例。在图11A中所图解说明的实施例8140中，PV接收器由金属板8145制成，PV模块8150（例如）通过环氧或其它热传导或电绝缘粘合剂材料、胶带或类似接合材料附接到所述金属板上，或另外粘附到所述接收器的金属表面中。在所图解说明的实施例8140中，PV模块8150包括N=4个构成电池的布局，表现为正方形块，且M=4行。在实施例8140中，PV模块包括六个空腔8148以将所述PV模块或栓接或紧固到支撑结构，例如柱7110。此外，所图解说明的实施例1100包括四个额外紧固构件8152。
在图11B中所显示的实例性实施例8180中，PV模块8190由金属板8185制成，PV电池的群集8150部署于所述金属板上。如上所述，所述群集包括N=4个构成电池，表现为正方形块，且M=4行，且所述金属板包括四个紧固构件8152。在一方面中，在实施例8180中，形成PV模块的金属板体现可允许流体循环穿过孔口8192以用于致使所述PV模块变冷或热能收获的半开放外壳。应了解，在实施例8180中，所述PV模块不包括热收获或致冷设备，例如蛇管7830或其它导管，而是PV模块8190可与如下所述的致冷或热收获单元组装或耦合在一起。
图12显示根据本发明的若干方面可以机械方式耦合到PV模块（在图12中未显示）以从那里抽取热量的通道化热量收集器8200的实施例。主动冷却或热量传送介质可体现于穿过多个（Q个）通道或导管8210循环的流体中，其中Q为正整数。可在个别金属片（例如，Al或Cu片，或具有高热传导率的任一材料）中机械加工通道化热量收集器8200。在一方面中，第一孔口8240可允许冷却剂流体进入通道化热量收集器且第二孔口允许所述冷却剂流体排放。孔口8220或8230允许将通道化热量收集器8200紧固（例如，螺栓拧紧或栓接）到PV模块（未显示）。可存在额外紧固件8252以使得能够附接到PV模块。应注意，可将覆盖硬薄片（未显示）摆放于通道化热量收集器8200的开放表面上以关闭且密封通道化收集器8200，以便防止冷却剂流体的泄漏；所述覆盖硬薄片可由通道化热量收集器8200的内侧表面中的脊8254支撑。所述覆盖硬薄片可为利用由循环穿过所述通道化热量收集器的流体收获的热量的热电材料以产生可补充经冷却PV模块的电输出的额外电。或者或另外，可热接触所述硬覆盖薄片附接热电装置以产生补充电。
通道化热量收集器8200是模块化的，在于其可一次性地以机械方式耦合到全异PV模块（例如8180）以收获热能并冷却被照射的PV模块。通道化热量收集器8200的模块化设计的至少一个优点是其在PV模块操作寿命终止之后可有效地且实际地再利用；例如，当PV模块供应成本效益的电流输出失败时，可将所述PV模块从所述通道化收集器拆卸且可将新PV模块紧固到所述通道化收集器。通道化热量收集器的至少另一优点是可至少部分地选择充当热量传送介质的流体以适应特定热量负载且有效地致使以不同辐照度或光子通量操作的全异PV模块变冷。
在一方面中，PV元件可在与关闭且密封通道化收集器8200的硬覆盖薄片的表面相对的表面上直接接合到所述通道化收集器。因此，所述通道化收集器用作PV电池的支撑板，同时其提供冷却或热量抽取。应注意，可将一组通道化收集器8200紧固到支撑结构以形成PV接收器；举例来说，71201。所述组通道化收集器8200的模块化配置的至少一个优点是当PV元件接合到所述组中的每一收集器且收集器中的一个或一个以上PV元件出现故障时，可个别地替换受影响的PV元件及支撑通道化收集器，而不会对所述组通道化收集器8200中的全异收集器及相关联PV电池的操作产生害处。
图13A到图13C图解说明可为PV模块7810或本文中所描述的任何其它PV模块的一部分的有源PV元件通过经由抛物面太阳能聚集器7100的日光收集的照射的三个实例性情景。在本发明的一方面中，所述有源PV元件为单片式（例如，整体地接合）、轴向定向的结构，其包括串联连接的一组N（N为正整数）个构成或单位太阳能电池（例如，基于硅的太阳能电池、基于GaAs的太阳能电池、基于Ge的太阳能电池或纳米结构太阳能电池）。所述组N个太阳能电池图解说明为块8325。所述太阳能电池沿所述结构的轴Z8302产生串联电压其中ΔVC为构成电池电压。个别PV电池以低电压产生能量；大多数电池输出0.5V。因此，为产生实质电力，鉴于可用的低电压，电流往往较高。然而，实质电流可导致与串联电阻相关联的显着电力损失，因为此种电力损失与I2成比例，其中I为通过串联电阻运送的电流。相应地，系统等级的电力损失随着高电流及低电压可快速增加。后者导致利用以串联配置互连的太阳能电池的太阳能转换设计以增加电压输出。
结构8325表示实例性垂直多结（VMJ）太阳能电池。在VMJ太阳能电池的一方面中，沿生长方向Z 8302堆叠一组N个构成太阳能电池，每一构成电池在所述电池与全异电池的第一接口附近具有p掺杂层，且在第二接口附近具有n掺杂层，其中所述第一及第二接口垂直于所述生长方向Z 8302的平面。在VMJ电池的另一方面中，在典型操作条件下，1cm2的VMJ太阳能电池可输出接近25伏，因为通常N‑40个构成电池串联连接。因此，串联电连接的八个VMJ太阳能电池可产生接近200V。此外，当VMJ太阳能电池不被均匀地照射时所述VMJ太阳能电池中的构成太阳能电池的串联连接可导致低电流状态或当所述VMJ太阳能电池中的一个或一个以上构成太阳能电池不被照射时导致故障的开路状况，因为串联连接的电有源元件的链的电流输出（例如，照射时的构成太阳能电池）通常受产生最低电流量的电池限制。在非均匀照射下，所产生的电力输出大致取决于入射在所述VMJ电池或大致任一或任一有源PV元件上的所收集光的细节。因此，应注意，将以提供串联互连的VMJ太阳能电池或大致任一或任一有源PV元件（例如，薄膜串接太阳能电池、基于结晶半导体的太阳能电池、基于非晶半导体的太阳能电池、基于纳米结构的太阳能电池）的均匀照射的方式来设计太阳能聚集器。
图13A显示其中扁圆形状的说明性所聚焦光束8305覆盖PV元件8325的整个表面的实例性情景8300。因此，照射被视为最佳。图13B呈现相对于电力或能量输出为次最佳（由于PV有源元件8325中构成太阳能电池（表示为矩形）的部分照射）的实例性情景8330‑例如，单位或构成太阳能电池的整个宽度通过焦点区8335照射失败。图13C是操作故障（例如，零输出状况）的实例性情景8340，因为焦点区8345照射PV有源元件8325中的构成太阳能电池组的子组失败，且因此电力输出为零（因未被照射的构成太阳能电池处无电压出现）。
图14显示通过实例性抛物面聚集器7100收集的光的分布的计算机模拟的绘图14。所述模拟（例如，可包括反射材料7205的光学性质的射线跟踪模型）显露在方向Y 8405上（垂直于VMJ电池的轴）且在正交方向X 8407上的非均匀光图案。光焦点区域的特定伸展特性源自位置在包含太阳能收集器（例如，太阳能收集器7100）的多个反射器（例如，反射器7135）的焦点周围的分布；所述多个反射器产生在所述接收器处叠置的多个、相对未对准的图像。应了解，当收集的面积（例如，面板71301到71304的面积）增加且添加额外反射镜或反射器时，分布于焦点处的光可变得越来越不均匀。
另外，图14呈现图解说明一对VMJ电池8455相对于太阳能收集器（例如，100）产生的光学图像（为暗灰色色调）的实例性所描述定位及对准的图表8450；图表8450中的图像与图表8400中的图像相同。可在VMJ电池8455的侧上沿方向Y 8405添加一个或一个以上VMJ电池或大致任何或任何PV有源元件；例如，平行于支撑框架7130中的顶梁的方向；通常，VMJ电池的图案或配置将是使得穿过所聚焦光束的光学图像的主轴（例如，平行于方向Y 8405的轴）具有反射对称性的布局。
应注意，在产生热能的太阳能聚集器中，由模拟预测且实验上观测的照射的此不均匀性不影响性能，因为热能被有效地集成于经照射热接收器（例如，背部安装的蛇管7830）中。然而，当PV电池位于所收集光的焦点轨迹（例如，点或线）附近时，不均匀照射可导致PV电池的一部分的较差照射（例如，参见图13A到图13C）且因此大致降低能量转换性能；例如，降低PV模块内一组PV电池的电力输出。
应了解，本发明中所揭示的太阳能聚集器（例如，太阳能聚集器7100）被设计为容忍结构的构造内的空间波动（例如，各种结构元件的尺寸变化）。此外，所揭示的太阳能聚集器（例如，7100）也可容忍环境波动，例如（i）实质日常温度梯度，其在具有沙漠似的天气状况（例如，美国内华达州；美国科罗拉多州；澳大利亚北部等）及像高速风力及冰雹等严重风暴状况的一些部署地点可为普通事件。应容易地理解，环境波动可大致影响结构状况，此外大致任一类型的应力可使所聚焦的日光从所设计焦点轨迹或有意焦点轨迹偏移。所述波动或变化通常使所聚焦光图案的若干部分在太阳能接收器的支撑梁的短轴方向上向上或向下移位，且在所述支撑梁垂直中心线的长轴方向上向左或向右移位。通过将PV有源元件（例如，VMJ太阳能电池、三结太阳能电池）7820定位于有意焦点光图案（举例来说，与PV电池图案重叠的光图案）内的最佳位置（例如，非正式地称作“甜点”的位置）处，可减轻与光图案的此类变化相关联的有害影响，因为PV有源元件即使在光焦点可能移位的情况下也可保持被照射。
如下所述，可以确保PV元件上的光入射大致与光焦点的波动无关的布局来配置或布置所述PV元件。在本发明的一方面中，通过如下所述在接收器上定向PV电池（例如，VMJ太阳能电池），抛物面太阳能收集器系统7100的输出可大致对焦点轨迹（例如，点、线或弧）处的不均匀照射具有弹性，因为VMJ电池内的每一单位电池可使其侧区段（例如，宽度）的至少一部分被照射；例如，参见图13B及相关联说明。相应地，VMJ太阳能电池或大致任何或任何PV有源元件将以以下方式定向：其中其串联连接与光学图像的长轴（例如，Y 8405）对准。
图15A到图15C图解说明抛物面太阳能聚集器7100中可用于能量转换的VMJ太阳能电池的群集配置或布局的实例。当以下说明提及VMJ太阳能电池时，应注意可以大致相同的方式配置其它替代或额外PV有源元件（例如，薄膜串接太阳能电池）。图15A显示VMJ太阳能电池的具有K=2行的三个群集85201到85203或串85351及85352，每一行包括M=8个VMJ电池，其串联连接且每一者可包含接近40个构成太阳能电池。群集85201到85203通过电线或负电压总线8560及正电压总线连接（也参见图16）。行经并联连接以增加电流输出。应注意，至少部分地基于设计考虑，群集内的一行中的VMJ电池的数目M（正整数）可大于或小于八个，所述设计考虑可包括商业（例如，成本、存货、购买订单）及技术方面（例如，电池效率、电池结构）两者。举例来说，群集85201到85203可从目标是通过每一者产生25V的VMJ电池产生ΔV=200V的设计得出。同样，可根据最初与聚焦于日光接收器7120γ上的光束的空间伸展相关的设计限制确定K（正整数）（也参见图14）。VMJ电池的群集经串联连接。将电线8524布线于日光接收器的背侧上。
如前文所描述，所聚焦的光往往朝向所聚焦图案的端跨越所述接收器的长度（沿Y 8405方向定向）是不均匀的。因此，在一方面中，可在“分裂”布局中添加额外群集，其中四个VMJ电池对位于一个端处，且另外四个VMJ太阳能电池对弥补位于另一端处的群集的平衡。此“分裂群集”配置在一个群集（在任一端处分裂的一者）中而非在2个群集（在每一端处的一者）中折衷性能。可通过穿过所述接收器的背侧且沿所述接收器的背侧布线的电线8560来互连所述分裂群集的2半。
图15B图解说明其中配置三行85651到85653PV有源元件的布局8530。配置包括通过电线或总线8560连接的三个PV群集85501到85503（也参见图16）。所述PV有源元件的空间分布通常比所聚焦光图案的预期空间分布宽；可通过如图14中所呈现的那些模拟的模拟来估计此种宽度。当PV有源元件（例如，VMJ太阳能电池）的成本可行时可实施配置8530。此种配置可保持对结构波动、制造不理想性（例如，尺寸误差）及结构移位的所要系统（例如，太阳能聚集器7100）容限，因为其提供供经移位的光落于其上的较大目标面积。在此配置情景中，通过引入第三行来引入额外VMJ太阳能电池区域，所述区域的一部分可能不被照射且此为非操作性的；然而，取得操作（例如，被照射面积的净增加且因此配置8530的至少一个优点是利用更多的辐射。应了解，利用较大VMJ太阳能电池占地面积及较大光束占地面积的相对成本效用或折衷至少部分地依据太阳能聚集器7100结构及相应元件（例如，反射镜）的相对成本及效率对PV有源元件（例如，VMJ电池）的相对成本及效率。
图15C图解说明实例性配置8580，其中具有全异结构的群集可根据所聚焦光束图案的预期（参见图14）空间变化进行调整；例如，沿在接收器的整个长度上的所聚焦图像的方向X 8407的宽度变化。
为调整PV有源元件布局，可在宽度上改变群集（例如，可在接收器的整个长度上调整一串或行中平行的VMJ太阳能电池的数目）。在一方面中，侧群集85821及85823包含K=3行85851到85853，且每一行具有M=8个PV元件，而中心群集85802可为K=2行，例如PV有源元件宽的85951及85952。群集85821到85823通过电线或正电压总线8590并联连接。
在实例性配置情景8500、8530及8580中以及在利用串联连接串中的PV有源元件（例如，VMJ太阳能电池）的任一配置中，群集的性能受具有最低性能的PV元件影响，因为此种元件是串联连接中的电流输出瓶颈，例如，电流输出降低到表现最差的PV有源元件的电流输出。因此，为优化性能，PV有源元件的串可基于在大致类似于太阳能收集器系统的那些预期正常操作条件的条件（例如，波长及聚集强度）下在测试床中进行的性能表征可为电流匹配的。
此外，可以几何方式布置电流匹配的串以优化电力产生。举例来说，当三个串（例如，行85651到85653）并联连接以形成群集时，中间串（例如，行85652）可包括最高性能的电流匹配PV有源元件，因为中间串可能定位于聚焦的收集的光束或光学图像的最佳位置。此外，顶部串（例如，85651）可为第二表现最佳的串，且底部串（例如，85653）可为第三表现最佳的串。在此种布置中，当所述图像向上移位时，所述顶部及中间串可完全被照射，而底部串可能被部分照射，从而提供比在聚焦的光束图像向下移位时高的电力输出，因此完全照射中间及下部串而顶部串被部分照射。当PV有源元件（例如，VMJ电池）的大致所有群集配置为表现较差的PV有源元件位于底部行中、表现最好的电池位于所述布置的中间且次表现最好的元件位于顶部串中时，可采用用于调整收集器面板（例如，71301到71304）的位置以至少部分地追踪太阳的位置的追踪系统系统（例如，系统8700）来调整其中的收集器面板或反射器的配置，使得光束聚焦图像在聚集器操作期间朝向接收器（例如，7120γ）的顶部移位以便使电输出最大—例如，优先照射配置8530中的中间及顶部行。另外或或者，可采用所述追踪系统来调整其中的收集器面板或反射器的位置以便在其中PV模块（例如，7810）中的PV元件并非电流匹配或以其它方式匹配的情景中使能量转换性能或电输出最大。
应了解，配置或图案或PV有源元件的电池大小（例如，长度及宽度）及形状并不限于图15A到图15C中所图解说明的那些大小及形状或上文一般论述的那些大小及形状。太阳能电池大小及形状可改变以匹配于由各种可能反射镜或反射器、构造产生的聚集的光图案。此外，PV元件的布置或配置可为直线、正方形、蝴蝶结、弧形或其它图案以利用所述PV元件的独特特征或方面；举例来说，VMJ太阳能电池的单片式、轴向定向的特性。
图16A到图16B图解说明根据本文中所描述的方面使得能够主动校正所聚焦束光图案的改变的PV电池的两个实例性群集配置。实例性群集配置8600及8650使得能够被动调整所收集日光的所聚焦图案（其由阴影块8605表示）上的变化。在实例性配置8600中，三个群集86101到86103在太阳能收集器（例如，7100）的初始配置中由聚焦的收集的光束8605照射。每一群集的电输出电连接到+V（例如，+200V）电压总线8676。同样，电线8677为共用负电压总线。在一个或一个以上替代实施例或配置中，通过阻挡二极管来完成到总线8626的连接；举例来说，在图16C中的配置8680中，分别在总线8626与模块86101、86102及16103的输出之间插入阻挡二极管8684、1886及8688。阻挡二极管可阻止总线8626的电流回流到为非功能性或表现不佳（因内部故障或缺少照射）的PV群集中。每一群集包括八个（N=8）PV元件的两行（M=2）。在出现变化后，例如，结构改变或故障条件开始（例如，反射元件（例如，7205）的破损），所聚焦的光束8605可即刻将位置移位到接收器（例如，71201）上；如由图式中的开箭头所图解说明，可向一旁移位所聚焦图案8605且因此其可停止照射群集86101中并联连接的第一对8615PV有源元件。为防止可因第一对8615PV元件缺少照射而导致的随之而来的开路状况，可与PV群集86103相邻地摆放附加或冗余对PV电池8620且将其与对8615并联电连接；电连接由电线8622及8624图解说明。相应地，附加对8620的照射导致群集86101的闭路配置且即使所聚焦的光束8615发生位移也保持其能量转换性能。
在实例性配置8650中，三个群集86101到86103在太阳能收集器（例如，7100）的初始配置中由聚焦的收集的光束8605照射。附加或冗余电池对8670允许即使在聚焦的收集的光束8605的位移（参见开箭头）导致PV电池对8665不被照射时也保持模块86603的性能。如上所述，附加对PV元件8670及电池对8665的并联电连接导致使得能够相对于接近理想或理想照射条件大致维持PV电池群集86603的性能的闭电流环路（也参见图13A到图13C）。通过电线8622及8624来实现对8670与8665中的电连接。每一群集的电输出电连接到+V（例如，+200V）电压总线8626；在一个或一个以上替代实施例中，通过阻挡二极管来完成到总线1626的连接。
在额外或替代实施例中，除电连接于附加对8620的输出与PV电池对8615之间的第二阻挡二极管以外，可在对8615与模块86101中的第二对PV电池之间串联电连接第一阻挡二极管。在一方面中，所述第一阻挡二极管可为二极管8684，其可从总线8626及群集86101的输出断开且如所描述重新连接。应注意，第二阻挡二极管是除二极管8684、8686及8688以外的二极管。当正常照射群集86101到86103时，例如，所收集的日光图案8605覆盖此三个群集，所插入的第一阻挡二极管不影响群集86101或整个三群集PV模块的操作。如上所述，附加电池8620在防止开路状况的OR布置中与对8615电连接其。当PV电池对8615因所聚焦的光图案8605的移位而不被照射时，第一阻挡二极管防止电流回流到对8615（因其表现不佳或不良状况），而第二阻挡二极管允许电流输出从附加对8620进入保持被照射（且因此在群集86101内起作用）的PV电池中。可实现包括配置8650中的阻挡二极管的类似实施例。然而，在此种实施例中，可在群集86103中的第一（最左边）PV电池对与所述群集中的剩余PV元件中重新串联连接之后，将第一二极管体现于二极管8688中。
应注意，对于当VMJ电池包含群集86101到86103时，与所述VMJ电池相关联的大反偏压击穿电压在群集内的VMJ电池的子组中致使旁路二极管的不必要连接。然而，对于非VMJ电池的PV元件（举例来说，三结太阳能电池），可在每一PV群集内包括此类旁路二极管，使得PV元件减轻可因出现故障的PV元件产生的非操作性状况。
因PV性能大致被保持的事实而产生的调整的被动性质—能量转换性能被保持的程度至少部分地由附加对8620的能量转换效率相对于PV元件8615的效率规定。尽管在具有单个附加对的群集配置8600、8650及8680中图解说明被动调整，但也可采用较大附加群集（例如，两对）来适应所聚焦光束图案的移位。应注意，也可以与前文所述大致相同的方式在具有阻挡二极管的配置中利用较大冗余对。在一方面中，用于能量转换的由一组PV群集组成的PV模块可包括附加电池8620及8670，以适应所聚焦的光图案在沿所述图案的轴的两个方向上的移位。此外，可在群集86101、86102或86103附近的替代或额外位置中摆放附加或冗余PV电池以在所聚焦的图案8605在替代方向上移位时被动地校正操作。应了解，包括一个或几个附加或冗余PV电池对可允许保持较大PV电池群集的操作；如所描述，单个附加PV元件对可保护N×M个元件的整个模块。
图17是根据本文中所描述的方面使得能够调整其太阳能收集器或反射器面板的位置以使所述太阳能收集器的性能度量最大的实例性调整系统8700的框图。调整系统8700包括可向控制组件8740供应所述太阳能聚集器的操作数据的监视器组件8720，所述控制组件可调整所述太阳能聚集器或其一个或一个以上部件的位置以便使从所述操作数据抽取的性能度量最大。控制组件8740（例如，可为硬件、固件或软件或其任一组合的计算机相关实体）可实现太阳能收集器或其部分（例如，一个或一个以上面板（例如71301到71304）或一个或一个以上反射器组合件7135）的位置的追踪或调整。在一方面中，此种追踪包含以下各项中的至少一者：（i）通过测量或接入到本地或远程数据库来收集数据，（ii）致动电机以调整太阳能聚集器内的元件的位置，或（iii）报告太阳能聚集器的状况，例如能量转换性能度量（例如，输出电流、所传送的热量…）、受控制元件的响应及大致任一类型的诊断。应了解，控制组件8740可在调整组件8710内部或在其外部，所述调整组件本身可为中央式或分布式系统，且可体现于可包含处理器单元、数据及系统总线架构及存储器存储器件的计算机中。
监视器组件8720可收集与太阳能聚集器的性能相关联的数据且将所述数据供应到性能度量产生器组件8725（在本文中也称作性能度量产生器8725），所述性能度量产生器组件可至少部分地基于所述数据来评估性能度量。性能度量可包括能量转换效率、能量转换的电流输出、热能产生等中的至少一者。诊断组件8735可接收所产生的性能度量值且报告太阳能聚集器的状况。在一方面中，可至少部分地基于所收集操作数据的粒度来以各种等级报告状况；举例来说，对于以PV模块内的群集等级收集的数据，诊断组件8735可以所述群集等级报告状况。可将所报告的状况保存于存储器8760中以产生历史操作数据，所述历史操作数据可用于产生操作趋势。
至少部分地基于所产生的性能度量，控制组件1740可驱动致动器组件8745以调整太阳能聚集器或其部件（例如，部署于形成所述太阳能聚集器的一个或一个以上面板内的一个或一个以上反射器）中的至少一者。控制组件8740可在闭反馈环路中反复驱动致动器组件8745，以使一个或一个以上性能度量最大：在由致动器组件8745实现的位置校正的每一次反复处，控制组件8740可用信号通知监视器组件8720收集操作数据且反馈所述数据以进一步驱动位置调整直到性能度量令人满意地在预定容限内，例如可接受性能阈值。应了解，由调整系统8700实现的位置调整涉及以使太阳能聚集器的性能最大的方式将所收集的日光聚焦于所述收集器中。在一方面中，如上所述，对于在群集内的顶部行中包括表现较好的PV元件的阵列的PV模块来说，追踪系统8700可经配置以减轻光束聚焦的图像朝向接收器（例如，7120）的底部区域的移位以确保操作保持于高输出辖域内。
调整组件8710也可允许太阳能聚集器8705中所利用的一个或一个以上PV模块中的PV元件或PV元件群集的自动电重新配置。至少为此目的，在一方面中，监视器组件8720可收集操作数据且产生一个或一个以上性能度量。监视器组件8720可将一个或一个以上所产生的性能度量输送到控制组件8740，所述控制组件可重新配置与所产生的一个或一个以上性能度量相关联的一个或一个以上群集的多个PV元件中的电连接性以维持太阳能聚集器8705的所要性能。在方面中，可通过经由监视器组件8720连续收集性能数据来反复完成电重新配置。用于电配置或重新配置所述一个或一个以上群集的所述多个PV元件的逻辑（未显示）可保存于存储器8760中。在一方面中，控制组件8740可通过配置组件8747（其可至少接通所述多个PV元件中的各个PV元件及至少关断所述多个PV元件中的各个PV元件）实现所述多个PV元件的电配置或重新配置，或在所述多个PV元件内的各个元件中产生额外或替代电路径以取得提供或接近提供目标性能的有利电布置。在一个或一个以上替代实施例中，可通过移动多个PV元件中的各个PV元件来以机械方式实施所述多个PV元件的重新配置。太阳能收集器8705中的PV模块的自动重新配置的至少一个优点为，在无需操作者介入的情况下将操作性能维持于实质所要等级；因此，调整组件8710致使太阳能收集器8705自愈。
实例性系统8700包括经配置以进行赋予且其至少部分地赋予调整组件8710及其中的组件或与其相关联的组件的所描述功能性的一个或一个以上处理器8750。除单处理器及多处理器架构等以外，处理器8750可包含计算元件的各种实现形式，如现场选通可编程阵列、专用集成电路及具有处理能力的大致任一芯片集。应了解，一个或一个以上处理器8750中的每一者可为集中式元件或分布式元件。此外，处理器8750可通过总线功能性地耦合到调整组件8710及其中的组件及存储器8760，所述总线可包括系统总线、地址总线、数据总线或存储器总线中的至少一者。处理器8750可执行存储于存储器8760或其它存储器中的代码指令（未显示）以提供实例性系统8700的所述功能性。此类代码指令可包括实施本申请案中所描述的各种方法且至少部分地与实例性系统8700的功能性相关联的程序模块或软件或固件应用。
除用以实现监视及控制的代码指令或逻辑以外，存储器1860可保存性能度量报告、太阳能聚集器的经调整位置的日志、所实施位置校正的时间戳等。
图18A到图18B表示根据本文中所描述的方面利用宽广收集器的日光接收器8800的实施例的全异视图。如所图解说明，日光接收器8800包括PV模块8810群组，每一PV模块具有图解说明为正方形的一组PV群集；每一组PV群集接合到通道化收集器1240к，其中к=1,2,3,4。通道化收集器82001到82004紧固到导向器8820，所述导向器附接到支撑结构8825或为所述支撑结构的组成部分，所述支撑结构可耦合到支撑桅杆，例如7130；尽管被图解说明为具有正方形截面，但可将支撑结构8825制造为具有全异截面。通道化收集器82001到82004可从PV模块8810群组抽取热量。此外，日光接收器8800包括开放收集导向器8820（也称作导向器8820），其具有逐渐打开的侧截面（图18A）及矩形顶部截面（图18B）；导向器8820可由金属、陶瓷或经涂覆陶瓷或铸造材料或在电磁辐射的可见频谱中具高度反射性的大致任一固态材料制作。应注意，导向器8820的外表面可涂覆有热电材料以用于能量转换（作为因入射日光而导致的导向器的加热的副产品）。如上所述，以热电方式产生的电可补充PV模块8810的电产生。此外，导向器8820可包括通常在导向器8820的壁内部或嵌入于导向器8820内的一个或一个以上导管8815，所述导管可允许流体的循环以用于热收获；循环流体可为循环穿过通道化热量收集器8200к的流体的至少一部分。
所述宽广‑收集器接收器的优点是入射于宽广导向器8820的内壁中的光在多个实例中被反射及散射，且因此在PV模块8810群组中产生光入射的均匀化。应注意，日光直接撞击于PV模块8810中或可在导向器8820的内部处被反射及散射且在一个或一个以上连续散射事件之后被重新收集。在导向器8820的主要侧中形成的角度及由通道化收集器82001到82004形成的平台可至少部分地规定PV模块8810中所得光入射的均匀性。
图19显示根据本文中所描述的方面利用宽广收集器的太阳能接收器8900的实例性替代实施例。导向器8820（以截面视图显示）附接到一组两个热量收集器或热量传送元件89201及89202；所述热量收集器中的每一者包括与8210大致相同的通道化结构，且因此以与通道化热量收集器8200大致相同的方式操作。如上所述，导向器8820包括允许流体的循环以用于所述导向器的冷却或热量收集的导管8930。同样，热量收集器89201及89202具有允许冷却流体通过的导管8940，所述冷却流体进一步实现致冷及热量收获。热量传送元件89201及89202紧固到为支撑结构8915的组成部分的支撑板8917。尽管图解说明两个热量收集器89201及89202，但宽广收集器8900中可存在额外热量收集器，如由支撑板8917的大小允许。栓接或紧固到热量收集器89101及89201的是一组三个PV模块8140。应了解，所述PV模块中的每一者与热量收集器热接触；然而，其并未接合到热量收集器上而是通过PV模块中所包括的紧固构件紧固到所述热量收集器（参见图11）。此外，可部署额外PV模块8140，如由所述热量收集器中的每一者的大小施加的空间限制所准许。如上所述，宽广收集器或接收器8900允许光接近均匀地分布到PV模块8400上且使得能够收获热能。此外，可单独维护或替换所摆放PV模块8400中的每一者，其中操作成本及维修费用随之降低。
图20图解说明因导向器8820的内表面上的多个反射而导致的到PV模块8810的表面上的光入射的射线跟踪模拟9000。在所述模拟中，在预定角范围内随机定向的光射线9005（表现为实线）朝向所述宽广收集器被引导，显示为外形轮廓9030及9020，且可到达PV模块，建模为区9010。入射事件的收集（例如，到达模型中PV模块的表面的射线的累积，如区9010所图解说明）使得能够产生至少半定量地显露的所模拟检测器轮廓。图21呈现具有导向器2020的宽广‑收集器接收器中的PV模块8810处收集的光的模拟图像9110。所收集的光的所模拟图像显露导向器8820的内壁处的多个反射提供大致均匀的光收集，其可降低PV模块8810中PV电池群集的复杂性。
鉴于上述实例性系统及元件，参照图22到图23中的流程图，可更佳地了解可根据所揭示的标的物实施的实例性方法。如上文所指示，出于简化解释的目的，将实例性方法呈现及描述为一系列动作；然而，应理解及了解，所描述及请求的标的物并不受动作的次序限制，因为一些动作可以与本文中所显示及描述的次序不同的次序发生及/或与其它动作同时发生。举例来说，应理解及了解，可将方法替代表示为一系列相互关联的状态或事件（例如，在状态图表或交互图表中）。此外，实施根据本说明书的实例性方法可能并不需要所有所图解说明的动作。另外，应进一步了解，下文及此说明书通篇所揭示的方法能够存储于制品或计算机可读媒体上以促进将此方法运送及传送到计算机供执行，且因此供处理器实施或存储于存储器中。
特定来说，图22呈现用于利用抛物面反射器来聚集光以用于能量转换的实例性方法9200的流程图。在动作9210处，组装抛物面反射器。组装包括通过附接到支撑梁的不同大小的支撑肋将原本平坦的反射元件（例如，薄玻璃反射镜）弯曲为抛物面截面或贯穿形状。在一方面中，初始平坦的反射材料在形状上为矩形且所述支撑梁沿所述矩形的长轴定向。可采用各种材料及附接构件（包括支撑肋与梁的集成选项）来大规模生产或组装所述抛物面反射器。
在动作9220处，在支撑框架中安装多个经组装抛物面反射器阵列。每一阵列中所包括的经组装抛物面反射器的数目至少部分地取决于日光收集面积的所要大小，可最初通过既定用于所收集的光的效用来确定所述大小。此外，阵列的大小还至少部分地受收集于接收器中的焦点轨迹上的光束图案的所要均匀性影响。通常通过较小的阵列大小来取得增加的均匀性。在本发明的一方面中，抛物面反射器定位于距接收器的相同焦距处以增加所收集光图案的均匀性。
在动作9230处，调整所述多个阵列中的每一反射器的位置以优化聚集于接收器上的光束。可在部署太阳能聚集器时或在测试阶段中或在生产模式中利用时实施所述调整。此外，当至少部分地基于所测量的操作数据及从所述数据产生的相关性能度量操作所述太阳能聚集器时可执行调整。调整通常目标在于取得所述接收器上的均匀所收集光图案，所述接收器包括用于能量转换的PV模块。除均匀性以外，调整所述光图案以大致完全聚焦于所述PV有源元件（例如，PV模块中的太阳能电池）上以增加所述模块的性能。可经由安装于太阳能收集器中或功能性地耦合到所述太阳能收集器的追踪系统来自动执行所述调整。此自动化系统可增加接收器的复杂性，因为将在所述接收器中安装与控制组件及相关测量装置相关联的电路以便实施追踪或优化。然而，可通过PV模块的增加的性能（因保持所述阵列内的反射器的最佳日光聚集配置而导致）来抵消与增加的复杂性相关联的成本。
在动作9240处，根据所述接收器中的所聚集光的图案而在所述接收器上配置光伏模块。在本发明的一方面中，由于反射器的反射表面上的缺陷、反射表面的扭转失真及所反射光的图案的相关联失真、反射表面上污迹的累积等中的至少一者，即使所安装抛物面反射器的最佳配置也可导致聚焦于所述接收器上的光束图案的不均匀形状。相应地，可将PV模块中的PV电池（例如，VMJ、薄膜串接太阳能电池、三结太阳能电池或纳米结构太阳能电池）布置成具有全异形状的群集或单元（图15A到图15C）以便增加对所收集的光的暴露且因此增加能量转换性能。此外，配置所述PV模块可包括摆放附加PV元件（例如，1620或1670）以被动地校正所收集的光的图案的移位或失真。
在动作9250处，将热收获装置安装于所述接收器上以收集通过光收集所产生的热量。在本发明的一方面中，所述热收获装置可为使流体循环以收集并运送热量的金属蛇管或通道化收集器中的至少一者。在另一方面中，所述热能收获装置可为将热量转换成电以补充光伏能量转换的热电装置。
图23是根据本文中所描述的方面用以调整太阳能聚集器的位置以实现预定性能的实例性方法9300的流程图。可通过调整组件（例如，8710）或其中处理器或功能性地耦合到其的处理器来实施标的实例性方法9300。尽管针对太阳能聚集器进行图解说明，但实例性方法9300可经实施以用于调整一个或一个以上抛物面反射器的位置。在动作9310处，通过测量或从数据库检索中的至少一者来收集太阳能聚集器的性能数据，所述数据库包括当前及历史操作数据。在动作9320处，报告所述太阳能聚集器的状况。在动作9330处，至少部分地基于所述所收集的性能数据而产生性能度量。性能度量可包括能量转换效率、能量转换的电流输出、热能产生等中的至少一者。此外，可针对PV模块中PV元件的一组群集、针对单个群集或针对群集内一组一个或一个以上构成PV元件来产生性能度量。在动作9340处，评价性能度量是否令人满意。在一方面中，此种评价可基于所述性能度量的一组一个或一个以上预界定阈值，其中令人满意的性能度量被定义为高于一个或一个以上阈值的性能；可通过掌管太阳能聚集器的操作者来建立所述组一个或一个以上阈值。
当评价动作9340的结果指示性能度量是令人满意的时，将流程引导到动作9310以进行进一步性能数据收集。在一方面中，在预定等待周期（例如，一小时、12小时、一天）流逝之后可将流程重新引导到动作9310。在另一方面中，在将流程引导到动作9310之前，可向操作者输送消息（例如，经由终端机或计算机），从而询问是否需要进一步性能数据收集。当评价动作2340的结果显露性能度量令人不满意或低于一个或一个以上阈值时，在动作9350处调整太阳能聚集器的位置且将流程重新引导到动作9310以进行进一步数据收集。
如在本说明书中所采用，术语“处理器”可指大致任一计算处理单元或装置，包含但不限于包含单核处理器、具有软件多线执行能力的单处理器、多核处理器、具有软件多线执行能力的多核处理器、具有硬件多线技术的多核处理器、平行平台及具有分布式共享存储器的平行平台。另外，处理器可指集成电路、专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）、可编程逻辑控制器（PLC）、复杂可编程逻辑装置（CPLD）、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其设计用来执行本文所述功能的任一组合。处理器可利用纳米级架构，例如但不限于基于分子及量子点的晶体管、开关及门，以便优化空间使用或增强用户装备的性能。也可将处理器实施为计算处理单元的组合。
在本说明书中，例如“存储”、“数据存储”、“数据存储器件”、“数据库”等术语及与组件的操作及功能性相关的大致任一其它信息存储组件是指“存储器组件”或体现于“存储器”中的实体或组成所述存储器的组件。应了解，本文所述的存储器组件可为易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性存储器及非易失性存储器两者。
通过例示而非限定的方式，非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电子可擦除ROM（EEPROM）或快闪存储器。易失性存储器可包括充当外部高速缓冲存储器的随机存取存储器（RAM）。通过例示而非限定的方式，RAM可具备许多种形式，例如同步RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双倍数据速率SDRAM（DDR SDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink）DRAM（SLDRAM）及直接Ram总线RAM（DRRAM）。另外，本文中所揭示的系统或方法的存储器组件既定包含但不限于包含这些及任何其它合适类型的存储器。
可使用标准编程及/或工程设计技术将本文所述的各种方面或特征实施为一种方法、设备或制品。此外，也可通过存储于存储器中且由处理器执行的程序模块或硬件与软件或硬件与固件的其它组合来实施本说明书中所揭示的各种方面。本文所用术语“制品”既定囊括可从任一计算机可读装置、载体或媒体存取的计算机程序。举例来说，计算机可读媒体可包括但不限于磁性存储装置（例如，硬磁盘、软磁盘、磁条...）、光盘（例如，压缩光盘（CD）、数字多功能光盘（DVD）、蓝光盘（BD）...）、智能卡及快闪存储器装置（例如，卡、棒、键驱动器…）。
特定就由上述组件、装置、电路、系统等所执行的各种功能来说，除非另有指示，否则用于描述此类组件的术语（包括对“构件”的引用）既定对应于执行所描述组件的规定功能的任一组件（例如，功能等效物），即使其在结构上并不等同于所揭示的执行本文所图解说明的实例性方面中的功能的结构。在此方面，还应认识到，各种方面包括系统以及具有用于执行各种方法的动作及/或事件的计算机可执行指令的计算机可读媒体。
本文中所用“例示性”一词用于意指“用作实例、例子或例示”。本文中描述为“例示性”的任一方面或设计均未必应解释为较其它方面或设计为佳或有利。此外，实例是仅出于清晰及理解的目的而提供且并非打算以任一方式限定本发明或其相关部分。应了解，原本可呈现众多额外或替代实例，但出于简明的目的已将其省略。
上文所描述的内容包括本发明的实例。当然，不可能出于描述本发明的目的而描述各组件或方法的每一种可构想的组合，但所属领域的技术人员可认识到，可具有本发明的许多其它组合及排列。相应地，本发明既定囊括所有此类仍归属于所附权利要求书的精神及范围内的变更、修改及变化。此外，就本详细说明或权利要求书中所用术语“包括（includes）”来说，所述术语的包括方式既定类似于术语“包含（comprising）”在权利要求书中用作转折词时“包含（comprising）”被解释的那样。