聚光光伏系统中的菲涅尔透镜的新型解决方案

聚光光伏系统中的菲涅尔透镜的新型解决方案吴雁，滕大勇，秦学军瓦克化学（中国）有限公司摘要：聚光光伏技术是继晶硅电池和薄膜电池后的第三代太阳能发电技术。本文主要说明了聚光光伏系统中菲涅尔透镜的原理、结构

聚光光伏系统中的菲涅尔透镜的新型解决方案 吴雁，滕大勇，秦学军 瓦克化学（中国）有限公司 摘要：聚光光伏技术是继晶硅电池和薄膜电池后的第三代本文主要说明了 太阳能发电技术。 聚光光伏系统中菲涅尔透镜的原理、结构、特点，并列举了其加工工艺。最后介绍了一种新 型的菲涅尔透镜的解决方案。 SOG 关键词：聚光光伏；太阳能；菲涅尔透镜； 1 引言 CPV 聚光光伏技术（）是指利用光学器件将照射到表面的太阳光汇聚后通过高转化效 率的光伏电池直接将光能转换为电能的技术。此技术通过加入光学聚光部件，将阳光汇聚到 一个面积很小的砷化镓太阳电池上，太阳光强由此增强了数倍，发电量也相应增强数倍，经 由提高单位面积光照强度，来提高系统输出功率。是继晶硅电池和薄膜电池后的第三代 太阳 能发电技术，在提高光电转换率、降低光伏发电成本上被寄予厚望。 2 聚光光伏组件 (Fresnellens) 聚光光伏组件主要由聚光部件、菲涅尔透镜、接收器、砷化镓太阳电池、 1 旁路二极管、导热陶瓷基板和导线、散热器以及铝制框架组成，如图。其中菲涅尔透镜作 为聚光光伏组件中重要的光学器件，其性能优劣将直接影响组件光电转换的效率。因此要求 85% 菲涅尔透镜具有：尽可能高的透光率（一般为以上）、能量汇聚率及较高的聚光倍数； 具有足够的刚度和强度，保证能够在风载、雪载、自重等负荷条件下正常工作；具有良好的 抗疲劳能力，保证机械结构在反复交变工作条件下的寿命；具备较好的耐候、耐温变、耐水 UV 汽、耐辐射等能力，使其能在沙漠、高寒等户外长时间正常工作；具有良好的保养、维 [1] 护和运输性能。 1 图聚光光伏组件示意图 3 菲涅尔透镜 3.1 结构与特点 .Augustin.Fresnel)1822 菲涅尔透镜是由法国物理学家奥古斯汀菲涅尔（在年发明的， 是一种应用非常广泛的光学元件。多是由光学玻璃或是透明热塑材料压铸而成的薄片，镜片 表面一面为光面，另一面是一系列锯齿形的同心圆凹槽。每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不 同，但都将光线集中一处，形成中心焦点，也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以看做一个独 立的小透镜，把光线调整成平行光或聚光。与传统的凸透镜相比，菲涅尔透镜通过将透镜划 分为一系列理论上无数多个同心圆纹路，在达到与传统透镜相同的光学效果的同时节省了材 2 料的用量，从而大大降低了透镜的厚度、重量与体积。图即菲涅尔透镜的形成原理。