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1、纛_。。露鬻參豢藹撮‘，釃文章編號(hào)：．1672-8785(2009)03．0030-05菲涅爾透鏡提高太陽(yáng)能利用率的研究．姚敘紅朱林泉薛忠晉邢進(jìn)楊敏(中北大學(xué)信息與通信工程學(xué)院電子測(cè)試技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030051)摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源短缺，太陽(yáng)能越來(lái)越受到重視。采用聚光器可提高太陽(yáng)照射在單位面積上的能量密度，從而克服太陽(yáng)能分散性的缺點(diǎn)。本文主要介紹了太陽(yáng)能聚光器的特點(diǎn)，分析了菲涅爾透鏡的結(jié)構(gòu)、優(yōu)點(diǎn)及成像特性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)；分析了菲涅爾透鏡在提高太陽(yáng)能利用率時(shí)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(hào)：TK51
2、3．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(yáng)
5、能的利用效率、降低成本是人類對(duì)太陽(yáng)能的利用已有悠久的歷史，我目前太陽(yáng)能光伏發(fā)電的主要研究方向。其中，國(guó)早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就有人通過(guò)用金屬做成的凹面降低太陽(yáng)能電池發(fā)電成本的有效途徑之一是用鏡聚焦太陽(yáng)光來(lái)點(diǎn)火，以后又發(fā)展到了用玻璃聚光太陽(yáng)能電池來(lái)減少給定功率所需的電池面放大鏡來(lái)聚光取火【。隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的積，并用比較便宜的聚光器來(lái)部分代替昂貴的發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染帶來(lái)的一系列問(wèn)題太陽(yáng)能電池[引。在這種系統(tǒng)中，太陽(yáng)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(fèi)用只占系統(tǒng)總費(fèi)用的一小部分，所以可以采征的太陽(yáng)能光伏發(fā)電將進(jìn)入人類能源結(jié)構(gòu)并成用工藝
6、先進(jìn)、效率更高而價(jià)格較貴的電池來(lái)提為基礎(chǔ)能源的重要組成部分。但是太陽(yáng)能光伏高整個(gè)系統(tǒng)的性能。目前可用于提高太陽(yáng)能利發(fā)電的成本高達(dá)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(jiǎn)介：姚敘紅(1982-)，女，江蘇人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)楣鈾C(jī)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(diǎn)用于聚光太陽(yáng)
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(lái)的，是一從工作原理來(lái)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(lái)講，有點(diǎn)狀光斑的和線狀光斑的，即點(diǎn)如圖1所示。其每個(gè)環(huán)帶都相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的聚焦和線聚焦聚光器；從運(yùn)行條件來(lái)講，有要求折射面，這些棱形環(huán)帶都能使入射光線會(huì)聚到跟蹤的，也有固定使用的。無(wú)論哪種聚光器，都一個(gè)共同的焦點(diǎn)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(guò)低得不的固有特點(diǎn)。普通的菲涅爾透鏡是具有正光焦到應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)效果，但也不是越高越好，過(guò)高的度的平面型透鏡，其中一個(gè)面為棱形槽
8、面，另一聚光倍數(shù)不僅會(huì)使聚光器的制作變得復(fù)雜，而個(gè)面是平面。這種透鏡結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便。另且還會(huì)給太陽(yáng)電池的制造帶來(lái)許多困難，同時(shí)一種形式為彎月型，即它的基面為曲面
