专利名称：一种高倍聚光的菲涅尔组合透镜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高倍聚光的菲涅尔组合透镜，该实用新型是将多块离轴菲涅 尔透镜组合在一起来提高聚光倍数。属于太阳能发电技术领域。
背景技术：
在社会、环境、能源和可持续性发展等要求的推动下，寻求可持续使用的清洁能源 替代矿物能源已成为全球共识。国际上普遍认为，在长期的能源战略中，太阳能光伏发电在 众多可再生能源中具有非常重要的地位。但是，目前市场上的光伏产品，90%以上都是硅基 的太阳电池。经过多年的发展，光电转换效率均已接近其理论值。而且目前光伏发电成本 仍远高于主流电力市场的价格，近年的光伏市场需求增长基本上是靠政府推动。长远来看 随着政府补贴的逐年下降，光伏产业必定要寻求自我生存之道，如何提高效率、降低成本将 成为一定时期的主题。其中聚光光伏是提高光电转换效率，降低太阳电池发电成本的有效 途径之一，受到国际上的广泛关注。聚光光伏是通过采用聚光技术，以相对便宜的聚光器来代替昂贵的太阳电池，将 太阳光汇聚到太阳电池表面进行发电的一种技术。目前人们普遍采用菲涅尔透镜作为聚光 光伏的聚光器，而且为了提高菲涅尔透镜的聚光倍数，人们制作大直径的菲涅尔透镜。这种 菲涅尔透镜通过增加对太阳光的接收面积来提高聚光倍数，但是大直径的菲涅尔透镜加工 困难且成本高。本实用新型所涉及一种高倍聚光的菲涅尔组合透镜，将四块、九块、η的平 方块离轴菲涅尔透镜组合在一起，各块离轴菲涅尔透镜的上表面是有一定倾角的斜面，聚 焦光斑为圆形且光斑位置偏离中心轴。本实用新型在不增加制作成本的前提下，提高菲涅 尔透镜的聚光倍数。
发明内容本实用新型的目的在于采用菲涅尔组合透镜来提高聚光倍数。与现有提高聚光倍 数的方法相比，本实用新型在提高聚光倍数的同时兼顾了加工难度与成本问题。本实用新型按照组合菲涅尔透镜数目的不同，可分为四块、九块、η的平方块等多 种组合方式。以下重点说明四块和九块菲涅尔透镜的组合方式，η的平方块类似于九块菲 涅尔透镜的组合方式。本实用新型采用如下技术方案—种高倍聚光的菲涅尔组合透镜，其特征在于该装置是由四块、九块、η的平方 块菲涅尔透镜构成长度和宽度方向透镜的数量相等的菲涅尔组合透镜。四块组合方式的菲涅尔透镜均是离轴菲涅尔透镜；九块及η的平方块组合方式的 中心位置处是普通菲涅尔透镜，边缘位置处是离轴菲涅尔透镜。上述的离轴菲涅尔透镜的上表面是倾角为2°的斜面。本实用新型所涉及的菲涅尔组合透镜，在提高聚光倍数的同时，维持了成本与加 工难度，是对现有提高菲涅尔透镜聚光倍数方法的一种改进。
图1是本实用新型四块菲涅尔透镜组合的俯视图；图2是本实用新型九块菲涅尔透镜组合的俯视图；图3是图1、图2中一块离轴菲涅尔透镜的切面图；图4是图2中中心位置处菲涅尔透镜的切面图；图中1、四块菲涅尔组合透镜，2、离轴菲涅尔透镜，3、九块菲涅尔组合透镜，4、普 通菲涅尔透镜。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明实施例1本实施例结构如图1、图3所示，由四块离轴菲涅尔透镜2组合而成的菲涅尔组合 透镜1。太阳光照射在离轴菲涅尔透镜2上，聚焦后得到圆光斑。经四块离轴菲涅尔透镜 2聚焦后得到的四个圆光斑均照在太阳能电池上，即太阳光照射在菲涅尔组合透镜1上，经 过聚焦得到的聚光倍数是单个离轴菲涅尔透镜2聚焦得到聚光倍数的四倍。每块离轴菲涅 尔透镜将太阳光聚焦到太阳能电池上，聚焦后的太阳光是一个圆光斑，经四块离轴菲涅尔 透镜聚焦得到的圆光斑均可以照在太阳能电池上，假设每块菲涅尔透镜的聚光倍数是500 倍，则该菲涅尔组合透镜的聚光倍数是2000倍。实施例2本实施例结构如图2、图3、图4所示，由九块菲涅尔透镜即一块处于中心位置的普 通菲涅尔透镜4和八块处于边缘位置的离轴菲涅尔透镜3组合而成的菲涅尔组合透镜3。 太阳光照射在处于中心位置的普通菲涅尔透镜4上，经过聚焦得到圆光斑。太阳光照射在 处于边缘位置的离轴菲涅尔透镜2上，经过聚焦得到圆光斑。经一块普通菲涅尔透镜4和 八块离轴菲涅尔透镜2聚焦后得到的九个圆光斑均照射在太阳能电池上，即太阳光照射在 菲涅尔组合透镜3上，经过聚焦得到的聚光倍数是单个普通菲涅尔透镜4或单个离轴菲涅 尔透镜2聚焦得到聚光倍数的九倍。假设每块菲涅尔透镜的聚光倍数是500倍，则该菲涅尔组合透镜的聚光倍数是 4500 倍。
权利要求1.一种高倍聚光的菲涅尔组合透镜，其特征在于该装置是由四块、九块、η的平方块 菲涅尔透镜构成长度和宽度方向透镜的数量相等的菲涅尔组合透镜。
2.根据权利要求1所述的一种高倍聚光的菲涅尔组合透镜，其特征在于四块组合方 式的菲涅尔透镜均是离轴菲涅尔透镜；九块及η的平方块组合方式的中心位置处是普通菲 涅尔透镜，边缘位置处是离轴菲涅尔透镜。
3.根据权利要求2所述的一种高倍聚光的菲涅尔组合透镜，其特征在于离轴菲涅尔 透镜的上表面是倾角为2°的斜面。
专利摘要本实用新型涉及一种高倍聚光的菲涅尔组合透镜，其特征在于将四块、九块、n的平方块离轴菲涅尔透镜组合在一起来提高聚光倍数。单个菲涅尔透镜的聚光倍数有限，为了提高菲涅尔透镜的聚光倍数，人们制作大直径的菲涅尔透镜，但大直径的菲涅尔透镜制作工艺复杂、成本高。本实用新型设计了一种离轴菲涅尔透镜，将多块这样的透镜组合起来使用，在不增加加工成本和难度的情况下，达到了高倍聚光的目的。
文档编号G02B3/08GK201886197SQ20102057423
公开日2011年6月29日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者叶征宇, 尧舜, 曹银花, 王智勇, 谭祺瑞 申请人:北京工业大学