專(zhuān)利名稱：用于生產(chǎn)平凸玻璃上硅酮透鏡陣列的設(shè)備及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及光學(xué)元件，如用于太陽(yáng)能發(fā)電的集中器光伏模塊的光學(xué)元件。更具體而言，本發(fā)明關(guān)于制造如用于集中器光伏裝置的集中透鏡的透鏡陣列以及相關(guān)的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
綠色技術(shù)變得日益重要，且已經(jīng)有較高的需求。在滿足該需求的過(guò)程中，對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電的使用已顯著增加。目前，存在許多類(lèi)型的光伏裝置和太陽(yáng)能獲取接收器模塊，其形成為用于產(chǎn)生電力的太陽(yáng)能陣列。為了從太陽(yáng)能陣列得到較高的輸出和效率，集中器光學(xué)器件可用于將落在太陽(yáng)能陣列上的太陽(yáng)能集中起來(lái)。合成的集中器光伏(CPV)陣列具有大的性能增益。然而，隨著CPV系統(tǒng)中對(duì)集中器光學(xué)器件使用的增加，出現(xiàn)了關(guān)于經(jīng)濟(jì)地制造高效且還具有可控的空間定位性能的集中透鏡陣列的若干挑戰(zhàn)。上述挑戰(zhàn)可影響當(dāng)前CPV應(yīng)用的可行性，并且影響基于太陽(yáng)能的發(fā)電系統(tǒng)的制造商、賣(mài)家和買(mǎi)家。如何好地迎接這些挑戰(zhàn)將潛在地影響在其它發(fā)電方案之上選擇基于太陽(yáng)能的發(fā)電系統(tǒng)。過(guò)去的解決方案并未完全地解決所有這些挑戰(zhàn)。例如，抵靠玻璃板以硅酮模制來(lái)作為透鏡陣列的菲涅爾透鏡陣列可在CPV系統(tǒng)中使用。相比于純凸集中透鏡，這樣的陣列中的單個(gè)菲涅爾透鏡通常顯現(xiàn)出較低的光學(xué)透射率/效率。因此，對(duì)于集中器光伏模塊而言，使用菲涅爾透鏡可導(dǎo)致比最佳性能差的性能。此外，可通過(guò)金剛石車(chē)削工藝來(lái)制造用于模制菲涅爾透鏡陣列的模板，該金剛石車(chē)削工藝精確但昂貴且是緩慢的工藝，通過(guò)該金剛石車(chē)削工藝限定菲涅爾透鏡的同中心凹槽。根據(jù)上文，制造用于集中器光伏模塊(具體而言，是用于原型和小體積制造)的高品質(zhì)菲涅爾透鏡陣列在成本和交付日程上通常是令人望而卻步的。此外，金剛石車(chē)削模板通常瓦狀疊覆在一起來(lái)產(chǎn)生用于陣列的模板，從而可能在產(chǎn)生的陣列的單個(gè)涅爾透鏡之間的交叉點(diǎn)和邊界處引入缺陷和/或可能引入對(duì)單個(gè)透鏡的位置的較差的空間控制。這樣的缺陷可進(jìn)一步降低菲涅爾透鏡陣列的光學(xué)效率。

發(fā)明內(nèi)容
應(yīng)理解到，提供本發(fā)明內(nèi)容從而以簡(jiǎn)化形式介紹了對(duì)構(gòu)想的選擇，下文將在具體實(shí)施方式
中進(jìn)一步描述該構(gòu)想。本發(fā)明內(nèi)容并非旨在識(shí)別本公開(kāi)的關(guān)鍵特征或基本特征，也并非旨在限制本公開(kāi)的范圍。制造根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的透鏡陣列的方法包括形成其中具有凹入形凹口陣列的模具，以及然后以涂布材料涂布模具和凹口?？梢允侵T如未固化的環(huán)氧樹(shù)脂等的有機(jī)聚合物的該涂布材料被提供，以便降低凹入形凹口的表面不平滑。光學(xué)透明材料層至少部分地填充或另外被設(shè)置在凹入形凹口陣列中，從而限定平凸透鏡陣列。然后，從模具去除平凸透鏡陣列。在一些實(shí)施例中，涂布材料可限定凹入形凹口的相鄰凹入形凹口之間的相應(yīng)邊界處的尖頭凸脊或有峰凸脊的形狀。例如，模具可限定凹入形凹口的相鄰凹入形凹口之間的相應(yīng)邊界處的有峰凸脊，且涂布材料可構(gòu)造成符合相應(yīng)的邊界處的有峰凸脊的形狀。凹入形凹口的相鄰凹入形凹口的邊界之間的距離可為大約20微米或更小，或在一些實(shí)施例中甚至小于大約12.5微米。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，形成模具的步驟可包括將凹入形凹口陣列銑削到支承基底中，而涂布的步驟可包括以涂布材料噴涂凹入形凹口陣列。銑削步驟可包括使用具有形狀大致類(lèi)似于陣列的平凸透鏡截面的截面的端銑刀來(lái)切入式磨削支承基底。噴涂步驟后面可為固化涂布材料以將有峰凸脊的形狀限定于其中的步驟。根據(jù)本發(fā)明的又一些實(shí)施例，去除平凸透鏡陣列的步驟可包括在光學(xué)透明材料層與模具之間噴射物質(zhì)(例如，加壓氣體、液體等)，從而降低涂布材料與光學(xué)透明材料層之間的粘合程度。根據(jù)本發(fā)明的又一些實(shí)施例，至少部分地填充凹口的步驟之前可以是將光學(xué)透明的板(例如，玻璃)附接到模具的步驟。然后，填充步驟可包括將光學(xué)透明材料(例如，硅酮)噴射到光學(xué)透明的板與覆蓋凹入形凹口陣列的涂布材料之間的空間中。光學(xué)透明的板可被處理(例如，化學(xué)方式處理)使得光學(xué)透明的板的內(nèi)表面與光學(xué)透明材料之間的粘合程度大于光學(xué)透明材料與涂布材料之間的粘合程度。根據(jù)本發(fā)明的一些附加實(shí)施例，支承基底由金屬制成，且形成凹入形凹口的步驟包括將凹入形凹口銑削到金屬中。根據(jù)本發(fā)明的又一些實(shí)施例，模具由其中具有多個(gè)銷(xiāo)的支承基底形成，該銷(xiāo)可從支承基底的后側(cè)除去。將凹入形凹口陣列銑削到支承基底中的步驟還可包括銑削多個(gè)銷(xiāo)，從而限定鄰近的凹入形凹口底部的凹形銷(xiāo)。去除步驟還可包括使凹形銷(xiāo)至少部分地移離光學(xué)透明材料，以便有助于將加壓氣體或流體噴射到光學(xué)透明材料層與模具之間的空間中，或使凹形銷(xiāo)朝光學(xué)透明材料移動(dòng)以從模具噴出陣列。在本發(fā)明的附加實(shí)施例中，模具可形成為支承基底，該支承基底在其中具有多個(gè)延伸到支承基底后側(cè)的可移動(dòng)插入件。然后，在銑削操作期間，支承基底的前側(cè)和多個(gè)可移動(dòng)插入件的前側(cè)被圖案化從而限定模具中的凹入形凹口陣列，該凹入形凹口具有鄰近其底部的凹形可移動(dòng)插入件?；谶@些實(shí)施例，涂布步驟可包括以涂布材料來(lái)覆蓋凹形可移動(dòng)插入件。至少部分地填充的步驟之前還可以是在將可移動(dòng)插入件壓入或拉出支承基底(例如，使插入件朝向或遠(yuǎn)離光學(xué)透明的板移動(dòng))，從而相對(duì)于凹入形凹口升高或降低可移動(dòng)插入件的前側(cè)。壓下可移動(dòng)插入件的該步驟具有減少至少部分地填充凹入形凹口所需的光學(xué)透明材料的量的優(yōu)點(diǎn)。使用可移動(dòng)插入件的這些步驟可產(chǎn)生在其中具有帶凸形底部的相應(yīng)凹口的凸透鏡二維陣列。這些凹口中的各個(gè)凹口均可與二維陣列中的相應(yīng)凸透鏡的中心對(duì)準(zhǔn)。在多個(gè)可移動(dòng)插入件結(jié)合各個(gè)凹入形凹口使用的情況下，各個(gè)凸透鏡可包括在其中具有凸形底部的多個(gè)相應(yīng)的環(huán)形凹口。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例制造透鏡陣列的方法包括形成模具，該模具具有在其中緊密組裝的凹入形凹口陣列以及相鄰的凹口之間的尖頭凸脊。模具涂布有液體涂布材料，液體涂布材料構(gòu)造成用以降低凹入形凹口的表面不平滑。液體涂布材料還構(gòu)造成符合尖頭凸脊的形狀。液體涂布材料利用指向尖頭凸脊相反方向的重力而在模具上硬化。液體涂布材料的硬化可限定其中的尖頭凸脊的形狀。凹入形凹口陣列至少部分地填充有光學(xué)透明的硅酮層，從而限定平凸透鏡陣列，且該平凸透鏡陣列被從模具去除。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的平凸透鏡陣列包括限定凸透鏡的二維陣列的光學(xué)透明的硅酮層。在一些實(shí)施例中，凸透鏡的相鄰?fù)雇哥R的相應(yīng)邊界分開(kāi)大約20微米或更少。相鄰的透鏡之間的該距離可使用其上具有涂布材料的模具實(shí)現(xiàn)，該涂布材料限定相鄰?fù)哥R之間的相應(yīng)邊界處的尖頭凸脊或有峰凸脊的形狀。在一些實(shí)施例中，凸透鏡的相鄰?fù)雇哥R之間的相應(yīng)邊界可分開(kāi)少于大約12.5微米。根據(jù)一些實(shí)施例的其它方法和/或裝置將在本領(lǐng)域的技術(shù)人員查閱以下附圖和詳細(xì)說(shuō)明時(shí)變得清楚。除了以上實(shí)施例的任何和所有組合之外，旨在使所有這樣的附加實(shí)施例包括在該描述內(nèi)、處于本發(fā)明的范圍內(nèi)、且由所附權(quán)利要求保護(hù)。


圖1為描述根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于制作平凸(PCX)玻璃上硅酮(S0G，siIicone-on-glass)透鏡陣列的過(guò)程的流程圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的包括用于模制透鏡元件的加工特征的未完成的模具的示圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的適于由切入式磨削加工模具的兩個(gè)端銑刀的圖片。圖4A至圖4C以掃描電子顯微術(shù)(SEM)圖像(圖4A和圖4B)和示圖(圖4C)示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的模具中的加工特征之間的尖銳的、尖頭狀邊界。圖5描繪了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的通過(guò)涂布過(guò)程在加工模具上產(chǎn)生的光學(xué)光滑的表面。圖6A至圖6B示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的涂布過(guò)程可如何保持模具中的加工特征之間的尖頭狀邊界的尖銳度。圖7為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的包括有助于使完成透鏡與模具分離的可移動(dòng)的噴出特征的模具的示圖。圖8為強(qiáng)調(diào)根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的模具的特征之間的尖銳的尖頭狀邊界的模具的圖片。圖9A至圖9B示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于在該板上生產(chǎn)透鏡陣列的聯(lián)接到玻璃板的模具的兩個(gè)附加圖片。圖10為由根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的方法生產(chǎn)的透鏡陣列的圖片。圖11為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的模具和由模具生產(chǎn)的透鏡陣列的圖片。圖12為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的模具和由模具生產(chǎn)的透鏡陣列的另一個(gè)圖片。該圖片是在使透鏡陣列與模具分離之前得到的。圖13為描述根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于使用可移動(dòng)插入件制作具有減小的體積的透鏡陣列的過(guò)程的流程圖。圖14描繪了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于制作用于具有單個(gè)環(huán)的透鏡元件的透鏡陣列的模具的過(guò)程的兩個(gè)步驟(在板中加工孔以及加工可移動(dòng)插入件)。
圖15A至圖15B描繪了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于制作用于具有單環(huán)透鏡元件的透鏡陣列的模具的過(guò)程的兩個(gè)后續(xù)步驟(使可移動(dòng)插入件適合于板中的孔并加工產(chǎn)生的組件)。圖16A至圖16B描繪了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于制作用于具有單環(huán)透鏡元件的透鏡陣列的模具的過(guò)程的另外兩個(gè)步驟(以可硬化的聚合物涂層涂布加工的板-插入件組件并移動(dòng)插入件來(lái)產(chǎn)生尖銳地限定的環(huán))。圖17A至圖17B描繪了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于制作用于具有較少環(huán)的透鏡元件的透鏡陣列的模具的過(guò)程的附加步驟(以可硬化的聚合物涂層涂布加工的板-插入件-子插入件組件并移動(dòng)插入件來(lái)產(chǎn)生尖銳地限定的環(huán))，其中可移動(dòng)子插入件適合于可移動(dòng)插入件中的孔。圖18A至圖18D描繪了相對(duì)于使用可移動(dòng)插入件根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例生產(chǎn)的四種類(lèi)型的模具的多個(gè)部分，包括無(wú)插入件(圖18A)、單個(gè)同中心插入件(圖18B)、兩個(gè)同中心插入件/子插入件(圖18C)、和同中心插入件和非同中心插入件的組合(圖18D)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一些實(shí)施例起因于在試圖實(shí)現(xiàn)制造用于集中器光伏裝置的透鏡陣列的經(jīng)濟(jì)性工藝中做出的發(fā)現(xiàn)，由此生產(chǎn)的透鏡陣列可具有高于80%的高光學(xué)效率，且對(duì)陣列內(nèi)透鏡元件的空間定位提供了良好控制。這些發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了本文所述的使用低成本制造工藝生產(chǎn)用于光伏裝置的平凸透鏡陣列的本發(fā)明的方法及設(shè)備。本發(fā)明的實(shí)施例允許使用通?？色@得的高產(chǎn)能加工工具和表面精整工藝來(lái)生產(chǎn)模板/主板，表面精整工藝產(chǎn)生光學(xué)光滑的表面和透鏡元件之間的尖銳邊界。然后，模板/主板被用來(lái)靠著玻璃板模制硅酮，從而以低成本生產(chǎn)用于集中器光伏裝置的高效/高透射率透鏡陣列。因此，本發(fā)明的實(shí)施例提供了用于集中器光伏裝置的透鏡陣列，該透鏡陣列可經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)、以對(duì)陣列的單個(gè)透鏡的空間定位的良好控制為特征、且具有將高百分比(>80%，優(yōu)選為>85%，甚至更優(yōu)選為>90%或更高)的入射日光透射到接收器陣列上的高光學(xué)效率。下文參照?qǐng)D1至圖17更為詳細(xì)地描述了本發(fā)明的實(shí)施例。圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的描述用于制作平凸(PCX)玻璃上硅酮(SOG)透鏡陣列的過(guò)程I的流程圖。端銑刀用于將具有透鏡元件的形狀的特征陣列加工到一塊材料(例如，可加工的金屬)中，以形成模具(方框105)。該模具涂布有可流動(dòng)、可硬化的聚合物材料(例如，通過(guò)噴涂涂布)，從而在模具的至少一部分上產(chǎn)生光學(xué)光滑的表面(即，具有使得由該表面鑄成的透鏡元件具有良好光學(xué)效率的平滑度的表面)(方框110)。在施加和硬化聚合物涂層之后，使玻璃板附連到模具(方框115)。玻璃板的表面可選地被處理以改善玻璃板與可模制的透鏡材料(硅酮)之間的粘合性。該表面處理過(guò)程的實(shí)例包括施加硅烷基分子偶聯(lián)劑、等離子處理、氫氧化銨-過(guò)氧化氫-水的混合物、高壓稀釋氫氧化銨噴霧、和/或極端賦能(ultra-energized)或兆聲波賦能(megasonically-energized)的稀釋氫氧化銨或氫氧化四甲銨溶液。加工、涂布的模具與玻璃板之間的透鏡形特征被噴射有未固化的硅酮流體或另外至少部分地被未固化的硅酮流體填充(方框115)。加熱、進(jìn)行時(shí)間、和/或其它刺激(例如，紫外線電磁輻射曝光)被用于將硅酮固化成模具的特征的形狀(方框120)，且完成的透鏡陣列通過(guò)噴出過(guò)程與模具分開(kāi)(方框125)。硅酮與硬化的聚合物涂層或其它涂層之間的降低的粘合性與噴出特征(如圖7中存在的流體協(xié)助的銷(xiāo)或推式銷(xiāo))一起有助于使完成的透鏡陣列與模具分離。圖2為示意了包括用于模制透鏡元件的加工特征3的根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的未完成的模具2的截面視圖。使用端銑刀加工形成由板或其它支承基底制成的未完成的模具2，該板或其它支承基底由可加工的材料(如，鋁合金、銅合金和/或不銹鋼)構(gòu)成。在一些實(shí)施例中，通過(guò)選擇適當(dāng)形狀的端銑刀且使旋轉(zhuǎn)的端銑刀在多個(gè)地點(diǎn)處沖入可加工的板中來(lái)產(chǎn)生加工特征或凹口 3，從而生成用于模制透鏡元件的特征陣列。由于可用的加工工具的性能和在不重新進(jìn)行該工作的情況下形成各特征的能力，該途徑可生產(chǎn)出具有凹入凹口或特征3的模具，該凹入凹口或特征3在空間上精確且準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)在其預(yù)計(jì)位置的大約25微米(或10_6米)或甚至大約12.5微米內(nèi)且相對(duì)于彼此在空間上精確且準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)。對(duì)于集中器光伏裝置中的應(yīng)用，特別是對(duì)于生產(chǎn)具有單個(gè)透鏡元件的具有均勻孔口面積和良好限定的空間分布的透鏡陣列，該對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)確度是所期望的。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于切入式磨削加工模具以在其中粗略限定透鏡的兩個(gè)端銑刀4和4’。端銑刀4和/或4’的冠部的形狀可選擇為匹配或接近地近似使用本發(fā)明的模具生產(chǎn)的模制的透鏡陣列的透鏡元件的形狀。用于該端銑刀4和4’的冠部的形狀包括球面或非球面形(例如，圓錐形)。適用于此用途的端銑刀包括那些由除了其他材料以外，商業(yè)可獲得的硬鋼合金和碳化物材料形成的端銑刀。圖4A至圖4C示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于在加工的模具2中模制透鏡元件的加工特征3的相鄰特征之間的尖銳、尖頭狀邊界或有峰凸脊5。圓度、平度、鈍度、以及與圍繞特征3之間的邊界5的區(qū)域中的端銑刀形狀的其他不一致可降低產(chǎn)生的模制的透鏡陣列的部分將入射光高效地引至集中器光伏接收器的能力。因此，在一些實(shí)施例中，邊界的寬度(例如，相鄰的邊界5之間的距離)可限定為盡可能窄。圖4A和圖4B中所示的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像指出了利用切入式磨削端銑刀根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行加工可形成相對(duì)尖銳的邊界5，該邊界5具有包繞它們的很窄C20微米)的圓形區(qū)。圖5和圖6A至圖6B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用可硬化的聚合物材料涂布加工的模具的效果。由于尖峰至谷底的大約幾微米的不平滑，模具的加工表面是粗糙的(如圖4A至圖4C中所示意和所成像的那樣)，且模具的加工表面對(duì)于靠著其被模制的透鏡元件的表面而言是相對(duì)差些的模板。產(chǎn)生的透鏡由于散射而顯現(xiàn)出較差的光學(xué)效率，且可能不能將日光高效地集中到集中器光伏接收器上。施加具有粗略等于或略微大于加工的表面3的尖峰至谷底的不平滑的厚度的可流動(dòng)、可硬化的聚合物涂層6 (例如，通過(guò)噴涂未固化的環(huán)氧樹(shù)脂溶液)可使加工的表面3變得光滑。涂層6可通過(guò)加熱、進(jìn)行時(shí)間、涂層中的溶劑的蒸發(fā)、和/或其它刺激(例如，紫外線電磁輻射曝光)來(lái)硬化，且符合下方的模具形狀以保持粗略地指向重力的相反方向的尖銳、尖頭狀邊界或尖峰5，從而形成如圖6B中的放大視圖中所示的涂布的、加工的模具7。涂層6的可流動(dòng)特征允許其部分地或完全地覆蓋加工的模具表面7的不平滑。重力防止可流動(dòng)的涂層降低凹入特征3之間的邊界5的尖銳度。應(yīng)當(dāng)注意的是，可能很難或不可能通過(guò)其它已知的價(jià)廉的方法(如，拋光)在不降低特征之間的尖頭邊界或凸脊的尖銳度的情況下減小特征表面的不平滑。此外，硬化涂層6可顯現(xiàn)出與硅酮的較差粘合性，從而有助于從模具7釋放完成的模制透鏡陣列。
圖7為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的模具7的截面視圖，該模具7包括可移動(dòng)的噴出特征8以有助于將完成的透鏡陣列從模具7分離。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，模具7可由板加工而成，該板包括緊密配合的可移動(dòng)銷(xiāo)8a。該加工過(guò)程形成根據(jù)以上段落和圖1至圖4中所述的過(guò)程的用于模制透鏡元件的加工特征3，使得至少一個(gè)特征3的表面包括銷(xiāo)8a的加工表面的一部分，且整個(gè)特征表面在銷(xiāo)8a與模具7的其余部分之間的邊界處完全地或最低限度地中斷。銷(xiāo)8a可設(shè)置在加工特征3的中心附近或在加工特征3的中心處，在產(chǎn)生的透鏡元件的尖峰處?？商娲兀O(shè)置在加工特征3的中心處的可移動(dòng)銷(xiāo)8a的面相對(duì)于透鏡元件的尺寸可小些且相對(duì)平些?？梢苿?dòng)銷(xiāo)8a可由與模具7相同的材料或類(lèi)似的材料構(gòu)成，從而有助于加工操作且產(chǎn)生更好、更加受控的表面精整。根據(jù)上文所述和圖5和圖6中所示的過(guò)程，可移動(dòng)銷(xiāo)8a和模具7的其余部分涂布有可硬化的聚合物6，以生成適用于透鏡模制的光滑表面?？梢苿?dòng)的噴出特征可通過(guò)使用可移動(dòng)銷(xiāo)8a以至少兩種方式(包括操作為用于流體協(xié)助噴出的端口和操作為用于噴出的推式銷(xiāo))中的一種或多種來(lái)有助于將完成的透鏡陣列從模具7分離。當(dāng)操作為用于流體協(xié)助噴出的端口時(shí)，可移動(dòng)銷(xiāo)8a在固化玻璃上硅酮透鏡陣列之后，從模具7的其余部分中移除或縮回，露出從透鏡陣列的表面穿過(guò)模具延伸至模具7的相對(duì)側(cè)的通道，且流體(例如，空氣、加壓空氣、氮?dú)狻⑵渌鼩怏w、乙二醇、水或其它液體)被經(jīng)由該通道注入并在模具7與透鏡陣列之間流動(dòng)，從而分離該兩者。對(duì)于流體協(xié)助噴出特征，可移動(dòng)銷(xiāo)8a可設(shè)置在模具7中凹口 3的中心處或中心附近，使得噴射的流體前部在到達(dá)陣列的邊緣之前分開(kāi)模具7與透鏡陣列之間的大部分接觸面。在操作為推式銷(xiāo)時(shí)，可移動(dòng)銷(xiāo)8a朝透鏡陣列移動(dòng)，從而施加作用成將透鏡陣列從模具7的其余部分分離的力。應(yīng)當(dāng)注意的是，本領(lǐng)域中已知的一些推式銷(xiāo)噴出特征(即，未根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例加工或涂布的噴出特征)通常設(shè)置在模具的圓周處或圓周附近，使得它們將力施加到圓周或完成的透鏡陣列或玻璃板的圓周附近的區(qū)域。諸如這些的噴出器如果設(shè)置在由用于模制透鏡元件的特征占據(jù)的區(qū)域(即，模具的中心區(qū))中，則可能是有害的，因?yàn)樗鼈兛芍袛喈a(chǎn)生的透鏡陣列的光聚集表面，從而降低光學(xué)效率。相反，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的噴出特征不會(huì)中斷產(chǎn)生的透鏡陣列的光聚集表面，且因此可設(shè)置在用于模制透鏡元件的特征3內(nèi)，而不會(huì)顯著地降低其光學(xué)效率。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的噴出特征(例如，設(shè)置在模具的中心處或中心附近，以提供流體和/或推式銷(xiāo)噴出)還可與模具的圓周處或圓周附近的本領(lǐng)域已知的噴出器組合，以有助于使完成的透鏡陣列與本發(fā)明的模具7分離。圖8至圖12為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制作的模具和透鏡陣列的實(shí)例的圖片。圖8示出了使用本文所述的過(guò)程生產(chǎn)的本發(fā)明的完成的、涂布的、加工的模具7。該圖像強(qiáng)調(diào)了用于模制單個(gè)透鏡元件的特征或凹口 3之間的尖銳、尖頭或有峰邊界5。在該圖像中，模具7包括以上段落中所述和圖7中所示的噴出特征8，但在該實(shí)施例中由于其由與板(這里，鋁合金)的其余部分相同的材料構(gòu)成，故特征難以區(qū)分。圖9A至圖9B示出了聯(lián)接到(透明)玻璃板9的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的模具7的兩個(gè)附加圖片。玻璃板9、模具7和設(shè)置在其圓周附近的兩者之間的氟橡膠0形環(huán)限定至少部分地填充有硅酮的空間或腔體，該硅酮隨后固化以與玻璃板一起形成完成的透鏡陣列。圖10為由玻璃板9支承且使用本文所述的工藝生產(chǎn)的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的完成的透鏡陣列10的圖片。透鏡陣列10由硅酮材料形成，且包括三百個(gè)以上的模制透鏡元件11，每個(gè)模制透鏡元件11具有相應(yīng)的在其之間的尖頭邊界5。圖11為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的涂布的、加工的模具7和生產(chǎn)自模具7的完成的透鏡陣列10兩者的圖片。圖12示出了金屬板12，金屬板12靠著設(shè)置在其與加工且涂布的模具7之間的O形環(huán)來(lái)按壓玻璃板9，以從噴射到限定在玻璃板與模具7之間的空間中的硅酮材料中產(chǎn)生出完成的透鏡陣列10。在該圖片中，金屬板12被去除從而允許完成的透鏡陣列10與模具7分離。圖13為描述用于使用可移動(dòng)的插入件制作具有減小的體積的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的透鏡陣列的過(guò)程的流程圖。該過(guò)程13包括圖1中所示的流程圖的步驟105-125，其中附加的步驟減小用于在模具中模制透鏡元件的特征的體積。如圖13中所示，孔被加工在板中(方框1305)且提供可移動(dòng)的插入件以適合于該板中的孔(方框1310)。該板中的孔的圓周和可移動(dòng)插入件的圓周形成〃環(huán)〃，該環(huán)可為圓形、矩形、六邊形或具有一些其它形狀?？蛇x的是，各個(gè)插入件均可包括另一個(gè)子插入件被置于其中的加工的孔，從而在用于模制透鏡元件的各個(gè)特征中形成兩個(gè)"環(huán)"。插入件應(yīng)當(dāng)緊密地適合于該加工的孔，而熱膨脹和/或收縮可用于使插入過(guò)程容易些。使用端銑刀加工板-插入件組件(方框105)，以產(chǎn)生用于模制透鏡元件的特征，該特征類(lèi)似于圖2中所示的加工的特征3，但該特征包括作為其表面的一部分的可移動(dòng)插入件(如圖7中所示的可移動(dòng)銷(xiāo)8a)的彎曲的加工表面。以類(lèi)似于上文所述以及圖5和圖6中所示的方式，例如，通過(guò)噴涂，將可流動(dòng)、可硬化的聚合物涂層涂布到加工的組件的表面(方框110)。移動(dòng)可移動(dòng)插入件以減小用于模制透鏡元件的特征的體積(方框1315)。在一些實(shí)施例中，熱膨脹和/或收縮可用于使移動(dòng)過(guò)程容易些。高度共形的脫模層(例如，聚對(duì)二甲苯)或其它脫模劑涂布在模具上(方框1320)，以降低與移動(dòng)插入件的側(cè)壁和/或未由可流動(dòng)、可硬化的聚合物涂層涂布的板中的孔的粘合性。然后，該過(guò)程以類(lèi)似于圖1中所示的方式進(jìn)行。具體而言，玻璃板附連到模具，且未固化的硅酮流體被噴射從而隨后部分地或完全地填充加工的、涂布模具與玻璃板之間的體積減小的透鏡形特征(方框115)。加熱、進(jìn)行時(shí)間和/或其它刺激(例如，紫外線電磁輻射曝光)被用于將硅酮固化成模具的特征的形狀(方框120)，且完成的透鏡陣列通過(guò)噴出過(guò)程與模具分離(方框125)。圖14示出了生產(chǎn)在各個(gè)元件中包括單個(gè)環(huán)的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的模具的過(guò)程的初始步驟。加工技術(shù)(例如，使用端銑刀)在用于模具的板14中形成多個(gè)孔15，其中各孔均設(shè)置在用于模制透鏡元件的各個(gè)特征的所期望的位置中。另一加工技術(shù)(例如，使用車(chē)床、精密銑削、金剛石車(chē)削、或端銑刀)產(chǎn)生具有與加工的板14中的孔15緊密匹配的形狀的插入件16。圖15A至圖15B示出了用于生產(chǎn)在各個(gè)元件中具有單個(gè)環(huán)的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的模具的過(guò)程的兩個(gè)后續(xù)步驟。如圖15A中所示，加工的插入件16插入包括加工的孔15的板14中。插入件16應(yīng)當(dāng)緊密地適合于加工的孔15，且在一些實(shí)施例中，熱膨脹和/或收縮可用于使插入過(guò)程容易些。插入件16和板14形成組件17，然后使用端銑刀，通過(guò)圖2至圖4中所描述的過(guò)程來(lái)如圖15B中所示的那樣加工組件17。插入件18和板14的加工表面限定特征或凹口 3，該特征或凹口 3每一個(gè)形成連續(xù)的凹形輪廓。應(yīng)在考慮插入件16將升高或凹進(jìn)從而限定透鏡元件的形狀的情況下，設(shè)計(jì)使用的端銑刀的形狀和輪廓的形狀?？捎玫募庸すぞ叩男阅芎驮诓恢匦逻M(jìn)行的情況下加工組件的能力可產(chǎn)生具有空間上布置成在其預(yù)計(jì)位置的大約25微米內(nèi)或更好的特征的加工的組件17。圖16A至圖16B示出了用于生產(chǎn)在各個(gè)元件中具有單個(gè)環(huán)的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的模具的過(guò)程的另外兩個(gè)步驟。如圖5和圖6中所示，具有加工的輪廓3的板-插入件組件17涂布有可硬化的聚合物6。如圖16A中所示，這在涂布的組件19上產(chǎn)生了表面，該表面對(duì)于在產(chǎn)生的模制透鏡中的有效透鏡作用而言足夠光滑同時(shí)保持了相鄰特征3之間的尖銳、尖頭狀或有峰邊界5的形狀。如圖16B中所示，在涂層6硬化之后，插入件移動(dòng)20來(lái)減小用于模制透鏡元件的特征3的體積。熱膨脹或收縮或其它手段可用于使移動(dòng)過(guò)程20容易些。在一些實(shí)施例中，可通過(guò)插入件16的機(jī)械參考特征205來(lái)有助于和控制移動(dòng)過(guò)程和移動(dòng)范圍。然而，在其它實(shí)施例中，可通過(guò)不需要插入件16具有機(jī)械參考特征205的其它手段(例如，通過(guò)使用模具外部的參考設(shè)備或通過(guò)精確運(yùn)動(dòng)控制技術(shù))來(lái)有助于和控制移動(dòng)過(guò)程和移動(dòng)范圍。升高過(guò)程20產(chǎn)生環(huán)形邊界21，該邊界21由于插入件16緊密適合于板14中的孔15而相對(duì)尖銳。由環(huán)形邊界21限定的升高插入件20與板14中的特征3的表面之間的過(guò)渡的尖銳度或剛度可產(chǎn)生具有高光學(xué)效率的透鏡元件，因?yàn)閳A度、平度、鈍度、或者與包繞環(huán)形邊界21的區(qū)域中的端銑刀的總體曲率的其他不一致可降低產(chǎn)生的模制透鏡元件的部分將入射光高效地引至集中器光伏接收器的能力。在移動(dòng)插入件18之前，用層6涂布組件17保持了尖銳度并防止了可流動(dòng)的材料6在環(huán)形邊界21的底座中匯聚。升高過(guò)程20還使可移動(dòng)插入件16的側(cè)壁的一部分和/或未由可流動(dòng)的、可硬化的聚合物涂層6覆蓋的板15中的孔露出。在一些實(shí)施例中，側(cè)壁的露出部分隨后由薄的高度共形的脫模層(例如，未示出的聚對(duì)二甲苯)涂布，以避免側(cè)壁的露出部分與模制的透鏡陣列的硅酮之間的較強(qiáng)粘合性。出于上文所述的原因，脫模層應(yīng)當(dāng)足夠薄且足夠共形以保持或不顯著降低環(huán)形邊界和透鏡元件之間的邊界的尖銳度。描述成用于制造在各個(gè)元件中具有單個(gè)環(huán)的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的模具的過(guò)程可包括如本文所述且圖7中所示的單獨(dú)的噴出特征，或與本領(lǐng)域中已知的噴出器組合的噴出特征。圖17A至圖17B示出了用于生產(chǎn)在各個(gè)插入元件中具有兩個(gè)環(huán)的根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例的模具的過(guò)程的兩個(gè)步驟?？妆患庸ぴ诎?4中；提供了可移動(dòng)插入件22，該可移動(dòng)插入件22具有與該板14中的孔緊密匹配的形狀且包括設(shè)置成穿過(guò)各個(gè)插入件22的中心的加工的孔；并且提供了具有與插入件22中的孔緊密匹配的形狀的子插入件23。子插入件23置于插入件22中的孔內(nèi)，且插入件22置于板14的孔中，各個(gè)對(duì)象緊密配合。在一些實(shí)施例中，熱膨脹和/或收縮可用于使配合變得容易。使用端銑刀，通過(guò)類(lèi)似于參照?qǐng)D2至圖4和圖15所述的那樣的過(guò)程加工產(chǎn)生的板-插入件/子插入件組件，且通過(guò)類(lèi)似于參照?qǐng)D5、圖6和圖16所描述的過(guò)程涂布產(chǎn)生的板-插入件/子插入件組件，從而生產(chǎn)圖17A中所示的涂布的、加工的板-插入件/子插入件24。如圖17B中所示，插入件22和子插入件23被升高以減小用于模制透鏡元件的特征的體積，在各個(gè)特征3中產(chǎn)生兩個(gè)尖銳的環(huán)形邊界21a和21b，且使插入件22和子插入件23的側(cè)壁的一部分露出。升高的插入件22和子插入件23與板14中的特征3的表面之間的過(guò)渡的尖銳度或剛度提供了特征3的表面中的突然的間斷21a和21b，這可生產(chǎn)出具有良好光學(xué)效率和減小的體積的透鏡元件。熱膨脹、收縮和/或其它手段可用于使插入件和子插入件的移動(dòng)變得容易。在移動(dòng)插入件22和/或子插入件23之前用可硬化的聚合物6涂布組件可避免可流動(dòng)的材料6在環(huán)形邊界21a和/或21b的底座中匯聚。在插入件22和子插入件23被升高以避免插入件22和子插入件23的側(cè)壁的露出部分與模制透鏡陣列的硅酮之間的較強(qiáng)粘合性之后，還可施加薄的高度共形的脫模層(例如，未示出的聚對(duì)二甲苯)，其中一旦插入件22和子插入件23移動(dòng)，則該脫模層隨后填充組件24。圖18A至圖18D示出了相對(duì)于使用可移動(dòng)插入件通過(guò)本發(fā)明的一些實(shí)施例生產(chǎn)的四種類(lèi)型的模具。圖18A示出了使用圖2、圖5和圖6中所述的方法生產(chǎn)的沒(méi)有可移動(dòng)插入件的模具的一部分。圖18B示出了使用圖13至圖16中所述的方法生產(chǎn)的具有可移動(dòng)插入件20的模具的一部分，其中可移動(dòng)插入件20的表面相對(duì)于凹入特征3的表面升高。圖18B中的可移動(dòng)插入件20被描繪為相對(duì)于凹入特征同中心地設(shè)置，但在一些實(shí)施例中，可移動(dòng)插入件更通常地是可相對(duì)于凹入特征3非同中心地設(shè)置。圖18C示出了使用圖13至圖17中所述的方法產(chǎn)生的具有可移動(dòng)插入件22和子插入件23的模具的一部分，其中可移動(dòng)插入件22和子插入件23的表面相對(duì)于凹入特征3的表面升高。圖18C中的可移動(dòng)插入件22和子插入件23被描繪為相對(duì)于凹入特征3同中心地設(shè)置，但在一些實(shí)施例中，可移動(dòng)插入件22和子插入件23更普遍地是可相對(duì)于凹入特征3非同中心地設(shè)置。圖18D示出了使用圖13至圖16中繪出的方法產(chǎn)生的具有可移動(dòng)插入件20，25的模具的一部分。圖18D中的一些可移動(dòng)插入件20相對(duì)于凹入特征3同中心地設(shè)置，且其它可移動(dòng)插入件25相對(duì)于凹入特征3非同中心地設(shè)置。在圖18D中，非同中心插入件25設(shè)置在相鄰的凹入特征的交叉點(diǎn)處且相對(duì)于凹入特征3的表面凹進(jìn)?？偟膩?lái)說(shuō)，上文參照?qǐng)D1至圖18所述的本發(fā)明的實(shí)施例可提供用于平凸透鏡陣列的模具和通過(guò)使用端銑刀或其它加工元件來(lái)進(jìn)行加工的生產(chǎn)方法。模具包括用于模制透鏡元件的特征陣列。模具還包括設(shè)置在陣列的相鄰特征之間的尖銳的、尖頭狀邊界或有峰凸脊。可流動(dòng)的、可硬化的聚合物材料涂布模具以產(chǎn)生光學(xué)光滑的表面。聚合物材料被硬化且符合粗略地指向重力的相反方向的尖銳的、尖頭狀邊界或有峰凸脊的形狀。聚合物材料使模具中加工的表面的不平滑變得光滑，但未使尖銳的、尖頭狀邊界或有峰凸脊變得光滑。在這樣的實(shí)施例中，加工較大程度上限定透鏡元件的形狀，且聚合物材料限定透鏡元件的光滑度?；谏衔乃龅膶?shí)施例的各種實(shí)施例變得明顯，且也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，使用端銑刀進(jìn)行加工包括切入式磨削到具有指定的球面或非球面冠形的限定透鏡元件的形狀的端銑刀的工作中。在一些實(shí)施例中，聚合物涂層6還用作脫模層，向表面提供化學(xué)特征，使得固化的硅酮不會(huì)較強(qiáng)地粘合到涂層的表面，從而有利于從模具7除去完成的玻璃上硅酮透鏡10。在另外的實(shí)施例中，上文所述的模具7可包括噴出特征8，以通過(guò)在透鏡陣列與模具之間噴射流體(例如，空氣、加壓空氣、氮?dú)?、其它氣體、乙二醇、水或其它液體)來(lái)幫助透鏡陣列從模具分離。噴出特征8從陣列的一個(gè)或多個(gè)特征3的表面延伸至模具7的相對(duì)側(cè)。噴出特征8包括可移動(dòng)銷(xiāo)8a(可選為帶螺紋的)，銷(xiāo)8a在一側(cè)上被加工以形成用于模制透鏡元件的模具7中的一個(gè)或多個(gè)特征3的至少一部分?？捎不木酆衔锊牧?使空氣噴出特征8的加工的表面3的不光滑變得光滑?？商娲鼗蚋郊拥?，噴出特征8提供靠著完成的透鏡陣列10推動(dòng)可移動(dòng)銷(xiāo)(一個(gè)或多個(gè))8a的性能，從而有助于使透鏡陣列10與模具7分離。
在又一些實(shí)施例中，模具7可包括特征3的凹入表面外的可移動(dòng)銷(xiāo)，其靠著圓周或完成的透鏡陣列10的圓周附近的區(qū)域推動(dòng)，從而使透鏡陣列10與模具7分離。在又一些實(shí)施例中，用于模制透鏡元件的特征3可包括升高部分或凹進(jìn)部分，使得模具生產(chǎn)具有減小體積的透鏡陣列，從而降低材料成本和重量。具體而言，這樣的生產(chǎn)方法包括以下附加工藝步驟:形成設(shè)置在模具7中的可移動(dòng)插入件20 ;使用端銑刀對(duì)模具7和插入件20 —起進(jìn)行加工使得形成連續(xù)的凹入表面3 ;用可流動(dòng)、可硬化的聚合物6 —起涂布模具7和插入件20以產(chǎn)生光學(xué)光滑的表面；以及移動(dòng)插入件20以在凹入表面3中產(chǎn)生突然的間斷，從而形成模板，透鏡元件靠著該模板通過(guò)模制而形成。在這樣的實(shí)施例中，模具7可涂布有高度共形的脫模層，如聚對(duì)二甲苯，以降低模制的透鏡陣列10與模具7之間粘合性，特別是在通過(guò)移動(dòng)插入件20露出的插入件20的側(cè)壁和/或孔15中。在此參照附圖描述了本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明不應(yīng)被解釋為限于本文闡明的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例將使得本公開(kāi)徹底且完整，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚起見(jiàn)擴(kuò)大了層和區(qū)的厚度。全篇中，相似的數(shù)字指代相似的元件。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)元件如層、區(qū)或基底被稱為〃在另一個(gè)元件上〃或延伸〃到另一個(gè)元件上〃，則其可直接地在其它元件上或直接地延伸到其它元件上，或也可存在居中元件。相反，當(dāng)元件被稱為〃直接地在另一個(gè)元件上〃或〃直接地延伸到另一個(gè)元件上〃，則不存在居中元件。還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)元件被稱為〃與另一個(gè)元件接觸〃或〃連接到另一個(gè)元件〃或〃耦合到另一個(gè)元件〃時(shí)，其可直接地接觸或連接到或耦合到另一個(gè)元件或可存在居中元件。相反，當(dāng)元件被稱為〃與另一個(gè)元件直接接觸〃或〃直接地連接到另一個(gè)元件〃或〃直接地耦合到另一個(gè)元件〃時(shí)，不存在居中元件。還應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管術(shù)語(yǔ)第一、第二等可在本文中用于描述各種元件，但這些元件不應(yīng)由這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于將一個(gè)元件與另一個(gè)區(qū)分開(kāi)。例如，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，第一元件可稱為第二元件，而相似地，第二元件可稱為第一元件。此外，相對(duì)性術(shù)語(yǔ)，如〃下方〃或〃下〃或〃底部〃，以及〃上方〃或〃上〃或〃頂部"可在本文中用于描述如圖中所示的一個(gè)元件與另一個(gè)元件的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，相對(duì)性術(shù)語(yǔ)旨在涵蓋除圖中繪出的定向之外的裝置的不同定向。例如，如果一個(gè)圖中的裝置倒置，則描述為在其它元件的〃下〃側(cè)上的元件就定向在其它元件的〃上〃側(cè)。因此，示例性術(shù)語(yǔ)〃下〃可取決于圖中的特定定向而涵蓋〃下〃和〃上〃的定向兩者。類(lèi)似地，如果一個(gè)圖中的裝置倒置，則描述為在其它元件〃下方〃或〃下部〃的元件將隨后定向在其它元件〃上方〃。因此，示例性術(shù)語(yǔ)〃下方〃或〃下部〃可涵蓋上方和下方的定向兩者。在此，本發(fā)明的描述中使用的術(shù)語(yǔ)用于僅描述特定實(shí)施例的目的，且并非旨在限制本發(fā)明。如本發(fā)明的描述和所附權(quán)利要求中所使用的單數(shù)形式〃 一個(gè)"、〃 一種〃和〃該〃旨在還包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另外指出。還應(yīng)當(dāng)理解的是，如在此使用的術(shù)語(yǔ)〃和/或〃是指且涵蓋一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的所列項(xiàng)目的任何和所有可能的組合。將進(jìn)一步理解的是，術(shù)語(yǔ)〃包括〃和/或〃包含〃在本說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)，指明所述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但并未排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、構(gòu)件和/或它們的集合。這里參照截面圖示描述了本發(fā)明的實(shí)施例，截面圖示為本發(fā)明的理想化實(shí)施例(和中間結(jié)構(gòu))的簡(jiǎn)圖。因此，例如由于制造技術(shù)和/或公差，預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)與圖示形狀的不同。因此，本發(fā)明的實(shí)施例不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于本文所示意的區(qū)的特定形狀，而是將包括例如由于制造造成的形狀方面的偏差。換言之，圖中所示的區(qū)在本質(zhì)上是示意性的，且其形狀并非旨在示出裝置的區(qū)的實(shí)際形狀，且并非旨在限制本發(fā)明的范圍。除非另外限定，在公開(kāi)的本發(fā)明的實(shí)施例中使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))都具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義，且不一定限于在描述本發(fā)明時(shí)所知的特定定義。因此，這些術(shù)語(yǔ)可包括在這樣的時(shí)間之后產(chǎn)生的等同術(shù)語(yǔ)。將進(jìn)一步理解的是，術(shù)語(yǔ)(如，常用詞典中定義的那些)應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與它們?cè)诒菊f(shuō)明書(shū)以及在相關(guān)技術(shù)的上下文中的含義一致的含義，且不應(yīng)被解釋為理想化的意義或過(guò)度正式的意義，除非本文明確地這樣限定。本文中提到的所有出版物、專(zhuān)利申請(qǐng)、專(zhuān)利和其它參考文件都通過(guò)引用以其整體并入本文。如在此所使用的，"集中光伏裝置〃描述了一種系統(tǒng)，其將電磁輻射/日光從太陽(yáng)集中到在一些實(shí)施例中具有大于大約1000 ff/m2的輻照度的點(diǎn)，且從產(chǎn)生的集中電磁輻射生成電功率?！ㄌ?yáng)能電池〃可表示基本的光伏裝置，其在日光的照射下用于產(chǎn)生電功率。太陽(yáng)能電池包含具有帶隙和至少一個(gè)P_n結(jié)的半導(dǎo)體。太陽(yáng)能電池的成分可包括硅，鍺，或如砷化鎵(GaAs)、鋁砷化鎵(AlGaAs)、銦砷化鎵(InGaAs)、砷化鋁鎵銦(AlInGaAs)、磷化銦鎵(GalnP)、磷化銦鋁(AllnP)、磷化鋁鎵銦(AlGalnP)和它們的組合的化合物半導(dǎo)體。"接收器"可表示一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池和輔助光學(xué)器件的集合，其接收集中的日光且結(jié)合用于熱傳遞和電能傳遞的裝置。〃模塊〃可表示接收器、光學(xué)器件和其它相關(guān)部件(如，互連部件和安裝部件)的集合，其接收未集中的日光。以上部件通常預(yù)制為一個(gè)單元，且焦點(diǎn)可不是現(xiàn)場(chǎng)可調(diào)的。模塊可由若干子模塊制成。子模塊為全尺寸模塊的物理上獨(dú)立的較小部分。在此已經(jīng)關(guān)于以上描述和附圖描述了許多不同的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，逐字地描述和示出這些實(shí)施例的每一個(gè)組合和子組合是過(guò)于重復(fù)和混亂的。因此，包括附圖的本說(shuō)明書(shū)應(yīng)當(dāng)被解釋成構(gòu)成了在此所述的實(shí)施例、和制造和使用它們的方式和過(guò)程的所有組合和子組合的全部書(shū)面描述，且應(yīng)當(dāng)支持針對(duì)任何這樣的組合或子組合的權(quán)利要求。盡管已經(jīng)參照特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但將認(rèn)識(shí)到的是，可在本發(fā)明的原理的范圍內(nèi)做出變型和修改。因此，意在于以上實(shí)施例和所有這樣的變型和修改都包括在由以下權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制造透鏡陣列的方法，包括: 形成具有凹入形凹口的密集組裝陣列的模具，所述凹入形凹口具有根據(jù)所期望的透鏡輪廓和相鄰凹口之間的尖頭凸脊的曲率； 以液體涂布材料涂布所述模具，所述液體涂布材料構(gòu)造成用以減小所述凹入形凹口的表面不平滑且構(gòu)造成符合所述尖頭凸脊的形狀； 利用指向所述尖頭凸脊的相反方向的重力來(lái)硬化所述模具上的所述液體涂布材料；然后 在所述凹入形凹口陣列中提供光學(xué)透明的硅酮層，從而限定平凸透鏡陣列；以及 從所述模具去除所述平凸透鏡陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述模具包括將所述凹入形凹口陣列銑削到金屬支承基底中；以及其中涂布所述模具包括以所述液體涂布材料噴涂所述凹入形凹口陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，銑削包括使用端銑刀切入式磨削所述支承基底，所述端銑刀具有形狀大致類(lèi)似于所述陣列的平凸透鏡截面的截面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述液體涂布材料為聚合物；以及其中硬化包括固化所述液體涂布材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，硬化所述液體涂布材料在所述凹入形凹口中提供了光學(xué)光滑的表面，且符合所述液體涂布材料中的所述相鄰凹口之間的所述尖頭凸脊的形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述陣列中提供光學(xué)透明的硅酮層之前是將光學(xué)透明的玻璃板附接到所述模具；以及其中在所述陣列中提供光學(xué)透明的硅酮層包括將所述光學(xué)透明的硅酮噴射到所述光學(xué)透明的玻璃板與位于所述凹入形凹口陣列上的所述固化的涂層材料之間的空間中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述光學(xué)透明的玻璃板具有面對(duì)所述模具的第一表面；其中在所述陣列中提供所述光學(xué)透明的硅酮層包括將所述光學(xué)透明的硅酮噴射到所述第一表面與所述固化的涂布材料之間的空間中；以及其中所述光學(xué)透明的玻璃板的第一表面與所述光學(xué)透明的硅酮之間的粘合程度大于所述光學(xué)透明的硅酮與所述固化的涂布材料之間的粘合程度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，附接所述光學(xué)透明的玻璃板之前是用提高所述第一表面相對(duì)于所述光學(xué)透明的娃酮的粘合特征的材料和/或工藝處理所述光學(xué)透明的玻璃板的第一表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具包括支承基底，所述支承基底具有在其中的延伸至所述支承基底的后側(cè)的一個(gè)或多個(gè)銷(xiāo)；以及其中形成所述陣列包括將所述凹入形凹口陣列銑削到在其中包括所述一個(gè)或多個(gè)銷(xiāo)的所述支承基底中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，銑削包括同時(shí)地銑削所述銷(xiāo)以限定鄰近所述凹入形凹口的底部的凹形銷(xiāo)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，去除所述陣列包括: 朝所述平凸透鏡陣列移動(dòng)所述凹形銷(xiāo)以從所述模具噴出所述陣列；或 將所述凹形銷(xiāo)移離所述陣列，以及經(jīng)由通過(guò)移動(dòng)所述凹形銷(xiāo)限定的相應(yīng)通道在所述光學(xué)透明的硅酮層與所述模具上的涂布材料之間噴射物質(zhì)，以從所述模具噴出所述陣列。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具包括支承基底，所述支承基底在其中具有延伸至所述支承基底的后側(cè)的多個(gè)可移動(dòng)插入件；其中形成所述模具包括同時(shí)地銑削所述支承基底的前側(cè)和所述多個(gè)可移動(dòng)插入件的前側(cè)，以限定具有鄰近其底部的凹形可移動(dòng)插入件的凹入形凹口陣列。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，涂布所述模具包括以所述液體涂布材料涂布所述凹入形凹口陣列和所述凹形可移動(dòng)插入件；其中在所述陣列中提供所述光學(xué)透明的硅酮層之前是將所述可移動(dòng)插入件移入或移出所述支承基底，從而使所述可移動(dòng)插入件的前側(cè)相對(duì)于在其間限定相應(yīng)的間斷的所述凹入形凹口升高或凹進(jìn)；以及其中在所述陣列中提供所述光學(xué)透明的硅酮層包括將所述光學(xué)透明的硅酮沉積到所述可移動(dòng)的插入件的升高或凹進(jìn)的前側(cè)上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在所述陣列中提供所述光學(xué)透明的硅酮層之前是在所述升高或凹進(jìn)的可移動(dòng)插入件的露出的側(cè)壁和所述支承基底上形成脫模層；其中所述脫模層降低了所述露出的側(cè)壁與所述光學(xué)透明材料之間的粘合性。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述凹形可移動(dòng)插入件包括在其中的相應(yīng)的凹形可移動(dòng)子插入件；其中進(jìn)一步地，在所述陣列中提供所述光學(xué)透明的硅酮層之前是壓下其上包括所述涂布材料的所述可移動(dòng)子插入件以相對(duì)于所述可移動(dòng)插入件的前側(cè)升高所述可移動(dòng)子插入件的前側(cè)；以及其中在所述陣列中提供所述光學(xué)透明的硅酮層包括將所述光學(xué)透明材料沉積到所述可移動(dòng)子插入件的升高的前側(cè)上和沉積到所述可移動(dòng)插入件的升高的前側(cè)上。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)可移動(dòng)插入件相對(duì)于所述凹入形凹口同中心地設(shè)置，相對(duì)于所述凹入形凹口非同中心地設(shè)置，或以其某種組合設(shè)置。
17.一種平凸透鏡陣列，包括: 限定凸透鏡的二維陣列的光學(xué)透明的硅酮層，其中所述凸透鏡的相鄰?fù)雇哥R的相應(yīng)邊界分開(kāi)大約20微米或更小。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的透鏡陣列，其特征在于，所述凸透鏡的相鄰?fù)雇哥R的相應(yīng)邊界分開(kāi)小于大約12.5微米。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的透鏡陣列，其特征在于，所述凸透鏡中的每一個(gè)還包括與其同中心地對(duì)準(zhǔn)的至少一個(gè)環(huán)形元件。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的透鏡陣列，其特征在于，所述凸透鏡的相鄰?fù)雇哥R的相應(yīng)的邊界限定反尖頭狀形狀。
21.一種制造透鏡陣列的方法，包括: 形成模具，所述模具具有在其中的凹入形凹口陣列和在所述凹入形凹口的相鄰凹入形凹口之間的相應(yīng)邊界處的有峰凸脊； 以涂布材料涂布所述模具，所述涂布材料構(gòu)造成用以降低所述凹入形凹口的表面不平滑，其中所述涂布材料符合所述凹入形凹口和所述有峰凸脊的表面輪廓；然后在所述凹入形凹口陣列中提供光學(xué)透明材料層，從而限定平凸透鏡陣列；以及 從所述模具去除所述平凸透鏡陣列。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述凹入形凹口的相鄰凹入形凹口的相應(yīng)邊界之間的距離為大約20微米或更小。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，形成所述模具包括銑削支承基底以在其中限定所述凹入形凹口陣列和其間的所述有峰凸脊；以及其中涂布所述模具包括以所述涂布材料噴涂所述凹入形凹口陣列。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述涂布材料為可硬化的聚合物；以及其中以所述涂布材料噴涂之后是固化所述涂布材料以在所述凹入形凹口中提供光學(xué)光滑的表面并且在所述凹入形凹口的相鄰凹入形凹口之間的相應(yīng)邊界處限定所述涂布材料中的有峰凸脊的形狀。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，在所述陣列中提供所述光學(xué)透明材料層包括: 將光學(xué)透明的板附接到所述模具；以及然后 將所述光學(xué)透明材料噴射到在所述光學(xué)透明的板與位于所述凹入形凹口陣列上的所述固化的涂布材料之間所限定的腔體中。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述光學(xué)透明材料為硅酮。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述 的方法，其特征在于，所述光學(xué)透明的板包括具有面對(duì)所述模具的第一表面的玻璃板；其中在所述陣列中提供光學(xué)透明材料層包括將所述硅酮噴射到所述第一表面與所述固化的涂布材料之間的所述腔體中；以及其中所述玻璃板的第一表面與所述硅酮之間的粘合程度大于所述硅酮與所述固化的涂布材料之間的粘合程度。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，附接所述光學(xué)透明的板之前是處理所述光學(xué)透明的板以提高其表面相對(duì)于所述光學(xué)透明材料的粘合特征。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，銑削包括使用端銑刀切入式磨削所述支承基底，所述端銑刀具有形狀大致類(lèi)似于所述陣列的平凸透鏡截面的截面。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述模具包括支承基底，所述支承基底在其中具有延伸至所述支承基底的后側(cè)的一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)銷(xiāo)；以及其中形成所述模具包括將所述凹入形凹口陣列銑削到在其中包括所述一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)銷(xiāo)的所述支承基底中。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述銑削包括銑削所述一個(gè)或多個(gè)銷(xiāo)來(lái)限定鄰近所述凹入形凹口的底部的凹形銷(xiāo)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，從所述模具去除所述平凸透鏡陣列包括朝所述平凸透鏡陣列推動(dòng)所述一個(gè)或多個(gè)凹形銷(xiāo)，以將所述陣列從所述模具噴出。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，從所述模具去除所述平凸透鏡陣列包括使所述一個(gè)或多個(gè)銷(xiāo)移離所述平凸透鏡陣列，以及經(jīng)由通過(guò)移動(dòng)所述一個(gè)或多個(gè)銷(xiāo)限定的一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)通道來(lái)在所述光學(xué)透明材料層與所述模具上的所述涂布材料之間噴射物質(zhì)。
34.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述模具包括支承基底，所述支承基底具有在其中延伸至所述支承基底的后側(cè)的多個(gè)可移動(dòng)插入件；其中形成所述模具包括銑削所述支承基底的前側(cè)和所述多個(gè)可移動(dòng)插入件的前側(cè)來(lái)限定具有鄰近其底部的凹形可移動(dòng)插入件的所述凹入形凹口陣列。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，涂布所述模具還包括以所述涂布材料涂布所述凹形可移動(dòng)插入件；以及其中在所述陣列中提供所述光學(xué)透明材料層包括:將其上包括所述涂布材料的所述可移動(dòng)插入件移入或移出所述支承基底，從而相對(duì)于限定在其間的相應(yīng)間斷的所述凹入形凹口來(lái)升高或凹進(jìn)所述可移動(dòng)插入件的前側(cè)；以及然后 將所述光學(xué)透明材料沉積到所述可移動(dòng)插入件的升高或凹進(jìn)的前側(cè)上。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，在所述陣列中提供光學(xué)透明材料層之前在所述升高或凹進(jìn)的可移動(dòng)插入件和支承基底的露出側(cè)壁上形成脫模層以降低所述露出的側(cè)壁與所述光學(xué)透明材料之間的粘合性。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，所述凹形可移動(dòng)插入件包括在其中的相應(yīng)的凹形可移動(dòng)子插入件；其中在所述陣列中提供所述光學(xué)透明材料層還包括: 壓下在其上包括所述涂布材料的所述可移動(dòng)子插入件來(lái)相對(duì)于所述可移動(dòng)插入件的前側(cè)升高所述可移動(dòng)子插入件的前側(cè)；以及其中沉積所述光學(xué)透明材料還包括: 將所述光學(xué)透明材料沉積到所述可移動(dòng)子插入件的升高的前側(cè)上。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)可移動(dòng)插入件相對(duì)于所述凹入形凹口同中心地設(shè)置，相對(duì)于所述凹入形凹口非同中心地設(shè)置，或以其某種組合設(shè)置。
全文摘要
以可流動(dòng)、可硬化的聚合物涂層涂布加工的模具產(chǎn)生光學(xué)光滑的精整且保持向上指的特征中的尖銳度。這些過(guò)程以快速和廉價(jià)的方式生產(chǎn)出用于高效平凸玻璃上硅酮透鏡陣列的模具，其中端銑刀限定透鏡的形狀，且涂布產(chǎn)生了其光滑度。具有可移動(dòng)銷(xiāo)的板中的端銑刀加工的和涂布的透鏡形特征在不會(huì)顯著地降低光學(xué)性能的情況下，產(chǎn)生具有設(shè)置在形成用于透鏡元件的模板的特征內(nèi)的噴出特征的模具。此外，具有可移動(dòng)插入件的加工和涂布的板產(chǎn)生用于透鏡陣列的具有減小的體積和各個(gè)透鏡元件中的一個(gè)或若干個(gè)環(huán)的模具。
文檔編號(hào)B29C33/44GK103140339SQ201180046366
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者M.梅特爾, R.布科夫尼克, E.梅納德, W.沃納, D.克尼伯格, J.馬克 申請(qǐng)人:森普留斯公司