用于聚光太阳电池的菲涅耳透镜

本文讨论了用于聚光太阳电池的菲涅耳透镜的一种新设计方法。它考虑了色散、跟踪误差及光学匹配倍数等影响,重点研究了齿宽的选择和太阳电池表面的光强分布。用这一方法设计的菲涅耳透镜,齿宽较大,齿距不等。     

太阳能等照度带聚焦菲涅耳透镜研究

为了提高聚光发电时太阳电池的光电转换效率,从提高太阳电池表面会聚光强分布的均匀性入手,对传统平板型线聚焦透镜进行改进,提出一种用于聚光光伏发电的等照度带聚焦菲涅耳透镜设计方法。带聚焦菲涅耳透镜分为奇数个单元,每个单元宽度与太阳电池宽度相等,单元内所有尖劈角φ相等并将太阳辐射等宽度折射至太阳电池表面,从而实现各单元透过的太阳能等照度叠加。最大聚光比由光伏电池宽度、透镜与太阳电池间距以及透镜材料折射率决定。对带聚焦和线聚焦两种透镜聚光条件下电池表面温度分布情况进行比较分析,验证了等照度带聚焦透镜设计的可行性。     

大型曲面菲涅耳薄板透镜的制造与应用

一引言 传统的平面菲涅耳透镜质轻价廉,用材料少,已在多学科得到应用.其难点是直径难以造大,限制了其在阳光集热方面的使用,许多专家试图设计大型精密机床来制造大尺寸整体菲涅耳透镜用于阳光集热,其技术难度之大、成本不菲可以想见.笔者创新提出区块分割法,发明新型太阳能聚光集热器--塑料透射式太阳能聚光器(专利申请号:CN200410020974.2,公开号:CN595011A),核心技术之一是其巨型的薄板聚光透镜由一系列曲面聚光瓦拼接搭建而成,从此人们可以利用聚光瓦像用砖瓦盖房一样轻易地构筑自己所需要的聚光集热装置,从太阳光中获得所需的高温能量.     

基于三角腔体吸收器的透射式菲涅尔定焦线系统聚光特性分析

为解决线性菲涅尔太阳能集热系统单轴跟踪过程中出现的聚光焦线偏移以及降低系统跟踪能耗等问题,提出一种透射式菲涅尔定焦线太阳能聚光器.该聚光器采用极轴跟踪方式与线性菲涅尔透镜定期滑移调节方式相结合,可实现固定焦线聚光.将该聚光器与三角腔体吸收器所组成的太阳能集热系统,利用基于蒙特卡罗光线追迹法的TracePro光学软件分析...     

用于太阳能光电水泵的菲涅耳透镜聚光收集器

报道了具有第二级Ｖ形槽聚光器的玻璃直纹菲涅尔透镜与ＬＧＢＧ高效太阳电池组成的低倍聚光收集器的试验结果。宽度为３０ｍｍ、长度为１．５８ｍ的太阳电池组件，经聚光后峰值功率从７Ｗ增大到４４Ｗ，比常规太阳电池费用减少６０％，系统总费用降低４０％。     

空间菲涅耳透镜的材料与工艺要求分析

该文根据空间菲涅耳聚光透镜的使用要求和空间环境条件，比较了现有光学材料的性能特点，分析了材料折射率、透镜尖劈尺寸和面形误差对透镜光学的影响，进而对透镜成型和安装工艺提出了要求。     

高倍聚光的初始设备投资

正从生产制造环节来看,高倍聚光的初始设备投资相对于其他光伏技术(如晶硅)是比较低的,尽管存在不同的高倍聚光设计和生产工艺路线。美国可再生能源实验室(NREL)的详细分析指出,采用菲涅耳透镜和二次光学的技术路线,生产芯     

线性菲涅耳太阳能聚光系统

线性菲涅耳聚光反射装置是对连续抛物面聚光镜的一种离散化近似,因由法国工程师Fresnel发明而得名。线性菲涅耳太阳能热发电技术在太阳能热发电系统中非常有用,尤其是在需要安装大面积的镜场时,对成熟的槽式太阳能聚光热发电系统形成强有力的竞争。简要介绍了线性菲涅耳聚光反射装置的技术特点及发展现状。     

基于多平面拟合的菲涅尔透镜优化研究

提出一种第一环中心透镜为球面,第二环起的外侧环带为倾斜平面的应用于高倍聚光光伏的等厚型菲涅尔透镜设计方法,并对前几环透镜进行基于多个倾斜平面拟合的优化设计,在此基础上进行光学仿真和实验验证,结果表明优化后透镜光学效率和光斑能量均匀性均有明显提升,透镜的实际光学效率可满足设计要求。该设计可为高倍聚光光伏模组用菲涅尔透镜的工程应用提供参考。     

混合式聚光集热器性能的理论分析

本文着重从理论上讨论由菲涅耳反射镜和平面镜组成的混合式聚光集热器系统的光学设计及其集热管的热力学计算。根据具体的结构设计和理论推导,得到了为设计这类聚光集热系统实际可用的计算公式,如平面镜和菲涅耳反射镜的遮荫计算,集热管中工质温度的计算等。     

线性菲涅耳集热器的能损分析

为了优化线性菲涅耳集热器光学系统结构和提高其效率,需要对集热器的能量损失进行详细分析。文中对以真空管作为吸热管的线性菲涅耳聚光集热器的几何损失、端部损失、反射镜面光学损失、吸热管热损失和整个集热器的的效率进行研究分析。通过一小型的线性菲涅耳集热器试验装置进行了热效率的初步测试。     

基于菲涅尔透镜聚光的遮阳伞温差发电系统

为了使太阳能可以得到更加充分的利用,设计了一种应用在大型遮阳伞上的半导体温差发电系统。本设计运用半导体材料的塞贝克效应,利用半导体温差发电片进行发电,通过菲涅尔透镜的聚光作用来为半导体温差发电片的热端加热,采用水冷的方式为其冷端散热,并用蓄电池储存半导体温差发电片所产生的电能。通过实验,得到了菲涅尔透镜与温差发电片的相对布置距离以及冷却水流速对温差发电片输出功率的影响。     

菲■耳透镜

菲涅耳透镜是一种折射式聚光器,它由平凸透镜演变而来。从图1(a)可知,当太阳光垂直平凸透镜入射时,第一个界面(平面)不改变光的传播方向,第二个界面(曲面)才会改变光的方向,使入射光会聚。科学家菲涅耳把平凸透镜的曲面分成许多个小单元,于是每个小单元的曲面可近似地看作为平面(如图1(b)],这样图中画有阴影线的部分便成了直角小棱镜。把许许多多直角小棱镜平板化(在一块平板上加工制成),便构成了菲涅耳透镜(也称平板透镜),见图1(c)。图2中△ABC代表菲涅耳透镜上任意一个直角小棱镜,∠a称棱镜的顶角,BC为棱镜底边,EN为斜     

菲涅耳太阳能聚光系统几何矢量分析

提出了线性菲涅耳聚光反射装置中入射角、反射位置、跟踪倾角的矢量计算方法.该聚光装置中每个反射镜面(简称镜元)需实时跟踪太阳,将太阳入射光反射至固定位置的线性吸热器上,每一镜元的入射角、反射位置、跟踪倾角均时刻变化,系统设计时的计算非常复杂.利用目前太阳位置算法中得到的太阳高度角、方位角,通过矢量法,简化计算过程,推导出线性菲涅耳反射装置任一镜元的入射角、反射位置、跟踪倾角公式,便于菲涅耳太阳能聚光装置的分析应用,计算了2009年各月平均日的各量在具体算例情况下的变化.     

对菲涅耳透镜的工艺改进--塑料透射式太阳能聚光器

180多年前，数学家菲涅耳将平凸透镜拉平．制成了由系列小棱镜构成的平板薄片透镜，这就是著名的“菲涅耳透镜”（见图1）。由于薄而轻，用材少，已在多学科、多领域得到应用，如眼科用薄片透镜、齿科照明灯、灯塔、教学仪器、太阳灶等等。菲涅耳透镜的缺点在于：其一，由于棱镜二面全部为平面，焦点为聚焦斑（如图2甲），聚集比远不如球面透镜高（如图2乙）；     

设计不同用途菲涅耳透镜的基本公式

本文导出了发散光束和平行光束菲涅耳透镜基本公式,对公式进行了讨论,并且设计制作了两块透镜。     

跟踪及安装精度对菲涅尔定向光输运装置的影响

该文基于对菲涅尔定向装置的研究，搭建其集热性能测试实验平台，并采用TracePro光学模拟软件，建立菲涅尔定向光输运装置的光学模型。在进行模型验证后，模拟分析跟踪误差和安装误差对光学效率的影响。研究结果表明：俯仰角、旋转角的跟踪误差会导致菲涅尔定向光输运装置光学效率的降低，并且俯仰电机误差范围应控制在±0.1°，方位电机误差范围应控制在±0.5°；当菲涅尔定向光输运装置中定向光输运器抛物反射面的焦点与菲涅尔透镜的聚光焦点存在安装误差时，菲涅尔定向光输运装置光学效率普遍下降，最大偏移量不宜超过0.1。但当偏移量不超过0.5时，将定向光输运器向下侧偏移或将菲涅尔透镜向上偏移，有利于提高菲涅尔定向光输运装置（LTF-SC）光学效率。该研究结果为菲涅尔定向光输运装置和菲涅尔中央接收式太阳能高温集热系统领域的研究和应用提供参考。     

聚光比最大的太阳能发电器

美国桑迪亚国家实验室的研究人员最近研制出一种聚光式光伏太阳能发电器,它比所有其它同类型太阳能发电器具有更高的效率。专家们认为,这种发电器很快就能投放市场。该装置有12个菲涅尔塑料透镜,把阳光聚集到100倍,然后照射在12个硅太阳电池上。其峰值效率为20.3％。桑迪亚光伏技术部监督员艾尔登·包伊斯指出,工业部门将很快制出具有这种性能的商品,并希望用三年左右的时间,在市场上出现效率19—20％的聚光组件。包伊斯认为,该组件用硅太阳电池这一点特别重     

菲涅尔透镜聚光光伏光热耦合系统性能模拟研究

建立带有嵌入式流道结构的低倍菲涅尔透镜聚光的光伏光热耦合系统数学模型,分别从聚光比、换热流体质量流量、几何和环境参数角度研究了耦合系统的光热光电性能。结果表明:随着聚光比增加,系统的热性能提升而电性能降低,且低Re数下聚光比对系统性能影响显著;系统各性能参数在小流量阶段变化剧烈,但变化速率逐渐减缓,直至趋于稳定;流道宽度w_1的不同造成系统性能随流道深度h变化特征的差异,根据Re数与换热面积所占比重可分为4个不同阶段;当太阳电池覆盖率Pa相同时,随着风速的增加,系统热性能参数缓慢降低,而电性能几乎不变。     

采用菲涅尔透镜的太阳能CPV/T系统实验与模拟研究

为了解决光伏板温度过高使光电转换效率下降的影响,搭建了一套基于聚光型菲涅尔透镜的太阳能光伏/光热(CPV/T)系统,菲涅尔透镜的聚光比为5.85,光伏板由蛇形换热通道进行冷却。基于上海气象参数,对该系统进行了实验研究。实验结果表明:实验日内系统的光热效率、光电效率和综合效率分别为50.93%,10.86%,61.79%。同时,利用TRNSYS软件,建立了系统动态能效分析模型,将模拟结果与实验结果进行对比,最大误差仅为3.08%,两者吻合较好。