一种菲涅尔聚光透镜及其制作方法技术

本发明专利技术为一种菲涅尔聚光透镜及其制作方法。本发明专利技术的提出解决了传统菲涅尔聚光透镜产生的圆形光斑与太阳能电池不匹配的问题，同时该透镜能在太阳能电池片的不同波段范围内实现方形的均匀光斑，从而提高电池转化效率，降低发电成本。该菲涅尔聚光透镜为正方形，由4个相同等腰三角形区域组成；每个等腰三角形区域上均同心刻设有多个等宽圆弧锯齿，分为若干个锯齿组；每个锯齿组包括相邻的多环等宽圆弧锯齿；所有等宽圆弧锯齿的圆心均偏离等腰三角形区域的顶点设置，且位于等腰三角形区域底边高线的延长线上；每个锯齿组中的多环等宽圆弧锯齿的折射光线汇聚于同一焦点。

A Fresnel Concentrating Lens and Its Fabrication Method

The invention relates to a Fresnel concentrating lens and a manufacturing method thereof. The invention solves the problem that the circular spot produced by the traditional Fresnel concentrating lens does not match the solar cell, and at the same time, the lens can realize the square uniform spot in different bands of the solar cell sheet, thereby improving the conversion efficiency of the battery and reducing the cost of power generation. The Fresnel concentrating lens is square and consists of four equal-waist triangle areas; each equal-waist triangle area is concentrically engraved with multiple equal-width circular sawtooth teeth, which are divided into several sawtooth groups; each sawtooth group includes adjacent multi-ring equal-width circular sawtooth; the center of all equal-width circular sawtooth teeth deviates from the vertex of the equal-waist triangle area and is located in the equal-waist triangle area. On the extension line of the base-edge high line of the domain, the refractive rays of the multi-ring and equal-width circular sawtooth in each sawtooth group converge at the same focal point.

【技术实现步骤摘要】
一种菲涅尔聚光透镜及其制作方法
本专利技术属于太阳能聚光镜领域，涉及一种菲涅尔聚光透镜及其制作方法。技术背景随着对清洁能源需求的增长，聚光光伏发电技术备受瞩目。聚光光伏发电系统主要包括聚光镜、太阳能电池和太阳跟踪系统。菲涅尔聚光透镜以其透过率高、体积小、重量轻、易加工、成本低的显著优势被广泛应用于聚光光伏系统。但是现有的菲涅尔聚光透镜仍存在聚光光斑不均匀，光斑形状与太阳能电池不匹配等问题。中国专利技术专利申请，公开号CN103715289A提出了一种采用多波长多焦点设计的菲涅尔聚光透镜方法，其采用旋转对称结构，产生的圆形光斑与方形的太阳能电池不匹配，降低聚光效率。中国专利技术专利申请，公开号CN104199132A提出了一种用四块缺角正方形拼接而成的方形菲涅尔镜，比传统菲涅尔聚光透镜的光斑均匀度有较大提高，但是该专利中没有提及菲涅尔聚光透镜中各参数是是如何确定的，从而无法确定该透镜如何适应太阳光谱不同波段，因此可能会在焦面光斑处产生色散，进而降低光斑均匀度，影响太阳能电池的光电转换效率。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中现有技术存在的缺陷，本专利技术提出一种菲涅尔聚光透镜及其制作方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种菲涅尔聚光透镜，其特征在于：其为正方形透镜，由4个相同等腰三角形区域组成；正方形透镜的边长由太阳能电池片的边长以及所需聚光比确定；每个等腰三角形区域上均刻设有多个等宽同心圆弧锯齿，分为若干个锯齿组；每个锯齿组包括相邻的多环等宽圆弧锯齿；每个等腰三角形区域中所有等宽圆弧锯齿的圆心均偏离等腰三角形区域的顶点设置，且位于等腰三角形区域高线的延长线上；每个锯齿组中的多环等宽圆弧锯齿的折射光线汇聚于同一焦点；每个锯齿组中等宽圆弧锯齿的环数与太阳能电池片结点数相同。

【技术特征摘要】
1.一种菲涅尔聚光透镜，其特征在于：其为正方形透镜，由4个相同等腰三角形区域组成；正方形透镜的边长由太阳能电池片的边长以及所需聚光比确定；每个等腰三角形区域上均刻设有多个等宽同心圆弧锯齿，分为若干个锯齿组；每个锯齿组包括相邻的多环等宽圆弧锯齿；每个等腰三角形区域中所有等宽圆弧锯齿的圆心均偏离等腰三角形区域的顶点设置，且位于等腰三角形区域高线的延长线上；每个锯齿组中的多环等宽圆弧锯齿的折射光线汇聚于同一焦点；每个锯齿组中等宽圆弧锯齿的环数与太阳能电池片结点数相同。2.基于权利要求1所述的菲涅尔聚光透镜的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：1)确定设计参数；所述设计参数包括正方形菲涅尔聚光透镜的边长、正方形菲涅尔聚光透镜的最大离轴量、离轴焦距以及锯齿参数；所述锯齿参数包括锯齿组组数、每个锯齿的倾斜角以及齿高；1.1)计算正方形菲涅尔聚光透镜的边长，具体公式为：式中，ηc是正方形菲涅尔聚光透镜的聚光比，L0是太阳能电池片的边长，L是正方形菲涅尔聚光透镜的边长；ηc和L0均为已知量；1.2)计算正方形菲涅尔聚光透镜的最大离轴量以及离轴焦距，具体计算公式为：其中，f0是正方形菲涅尔聚光透镜离轴焦距；f是太阳能电池片和正方形菲涅尔聚光透镜之间的距离，该值为已知量；s是最大离轴量；s'是最小离轴量，且s'为已知常量，取值范围是0≤s'＜s；1.3)计算正方形菲涅尔聚光透镜中的锯齿参数；1.3.1)计算正方形菲涅尔聚光透镜中的锯齿组组数，具体计算公式为：其中，为上取...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜艳茹，屈恩世，任立勇，解青坤，康欣欣，张伟，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61