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1、纛_。。露鬻參豢藹撮‘，釃文章編號：．1672-8785(2009)03．0030-05菲涅爾透鏡提高太陽能利用率的研究．姚敘紅朱林泉薛忠晉邢進楊敏(中北大學(xué)信息與通信工程學(xué)院電子測試技術(shù)國家重點實驗室，山西太原030051)摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，能源短缺，太陽能越來越受到重視。采用聚光器可提高太陽照射在單位面積上的能量密度，從而克服太陽能分散性的缺點。本文主要介紹了太陽能聚光器的特點，分析了菲涅爾透鏡的結(jié)構(gòu)、優(yōu)點及成像特性。通過實驗；分析了菲涅爾透鏡在提高太陽能利用率時的各種損失因素。關(guān)鍵詞：聚光器；菲涅爾透鏡；損失因素中圖分類號：TK51
2、3．1文獻標(biāo)識碼：AResearchonFresnelLensforImprovingUtilizationofSolarEnergyYAOXu—hong，ZHULin—quan．XUEZhong-jin，XINGJin．YANGMin(NationalKeyLaboratoryForElectronicMeasurementTechnology,CollegeofInformationandCommunicationEngineering,NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract
3、：Withthedevelopmentofeconomy,theshortageofenergyresourceisbecomingseriousandmoreandmoreattentionispaidtotheutilizationofsolarenergy．Becauseaconcentratorcanbeusedtoimprovetheenergydensityinaunitarea，itcanreducethedispersionofsolarenergy．Thecharacteristicsofasolarconcentrator
4、ismainlypresented．Thestructure，advantagesandimagingfeaturesofaFresnellensareanalyzed．VariouslossfactorswhichmayoccurwhentheFresnellensisusedtoimprovetheutilizationofsolarenergyareanalyzedexperimentally．Keywords：concentrator；Fresnellens；lossfactors1引言如此高的成本很難使其得到普遍推廣。因此，提高太陽
5、能的利用效率、降低成本是人類對太陽能的利用已有悠久的歷史，我目前太陽能光伏發(fā)電的主要研究方向。其中，國早在戰(zhàn)國時期就有人通過用金屬做成的凹面降低太陽能電池發(fā)電成本的有效途徑之一是用鏡聚焦太陽光來點火，以后又發(fā)展到了用玻璃聚光太陽能電池來減少給定功率所需的電池面放大鏡來聚光取火【。隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的積，并用比較便宜的聚光器來部分代替昂貴的發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染帶來的一系列問題太陽能電池[引。在這種系統(tǒng)中，太陽能電池的呼吁開發(fā)可再生能源，最具可持續(xù)發(fā)展理想特費用只占系統(tǒng)總費用的一小部分，所以可以采征的太陽能光伏發(fā)電將進入人類能源結(jié)構(gòu)并成用工藝
6、先進、效率更高而價格較貴的電池來提為基礎(chǔ)能源的重要組成部分。但是太陽能光伏高整個系統(tǒng)的性能。目前可用于提高太陽能利發(fā)電的成本高達普通煤電成本的6至8倍【，用率的聚光器主要有反射式和折射式兩類，本收稿日期：2008-08-11作者簡介：姚敘紅(1982-)，女，江蘇人，在讀碩士研究生，研究方向為光機電集成技術(shù)。Email：hongye02072402@INFRARED(MONTHLY)／VOL．30，No．3，MAR2009第∞卷，；第期j紐文主要研究折射式聚光器一菲涅爾透鏡。3菲涅爾透鏡2聚光器與聚光比3．1菲涅爾透鏡的結(jié)構(gòu)和特點用于聚光太陽
7、能電池的聚光器種類很多，菲涅爾透鏡是由平凸透鏡演變而來的，是一從工作原理來講，有折射式和反射式兩類；從聚面刻有一系列同心棱形槽的輕薄光學(xué)塑料片，焦特性來講，有點狀光斑的和線狀光斑的，即點如圖1所示。其每個環(huán)帶都相當(dāng)于一個獨立的聚焦和線聚焦聚光器；從運行條件來講，有要求折射面，這些棱形環(huán)帶都能使入射光線會聚到跟蹤的，也有固定使用的。無論哪種聚光器，都一個共同的焦點上。因此，消球差是菲涅爾透鏡要求有相當(dāng)高的聚光倍數(shù)。聚光倍數(shù)過低得不的固有特點。普通的菲涅爾透鏡是具有正光焦到應(yīng)有的經(jīng)濟效果，但也不是越高越好，過高的度的平面型透鏡，其中一個面為棱形槽
8、面，另一聚光倍數(shù)不僅會使聚光器的制作變得復(fù)雜，而個面是平面。這種透鏡結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。另且還會給太陽電池的制造帶來許多困難，同時一種形式為彎月型，即它的基面為曲面
