非成像聚光器

聚光集热器由聚光器和接收器组成。聚光器是汇聚阳光的光学部件。接收器是吸收太阳辐射并转换成别种能量的部件，接收器可能包括吸收器，盖层和绝热构造。

聚光器有成像的和非成像的两种类型。所谓非成像聚光器就是在吸收器上不产生太阳像，来自太阳的辐射分布在吸收器的各部分。成像聚光器则是在吸收器上要形成太阳像。成像聚光器通常要求跟踪太阳，而且聚光器的制造精度和跟踪精度都要求比较高。

线性菲涅尔式聚光系统的一次反射镜．也称主反射镜，由一系列可绕水平轴旋转的条形平面反射镜组成，跟踪太阳并汇聚太阳光于主镜场上方的集热器，经过二次反射镜后冉次聚光于集热管二二次反射镜的镜面形状可优化设计成一个二维复合抛物面。

如图1所示，是一种理想的非成像聚光器，聚光性能可达最优。

1、本世纪六十年代中期，美国芝加哥大学的青年教财萝兰德·温斯顿教授在检测粒子衰变实验时，发现入粒子在衰变成一个质子(或中子)和一个π介子中，在每1000次左右的衰变中，将射出一个电子，而且该电子可出现在多个射出角度上，分布面很广。为此温斯顿构思出一种非成象光学的设想，后经他与同事们的配合，终于研制出第一台复合抛物面聚光器——非成象聚光器。它可以最大限度地获取光通量，但不以成象为目的。

2、以后人们根据边缘射线和矢量流量法研制出多种非成像聚光器，有的还被称为“光斗”。这些聚光器不仅能接受大角度的光线，而且光通量大，更令人欣慰的是它摆脱了阳光跟踪装置的桎梏，在一天的大部分时间里，能自动聚集到足够的阳光。

3、目前温斯顿领导的研究小组进一步改进了非成像聚光器。主要是将其与成像聚光器联合使用。他们将透镜或反射镜作为第一级，“光斗”等作为第二级，并置于第一级焦点处。复合非成像聚光器的聚能能力惊人。根据理论计算表明，太阳表面阳光强度为照射到地球表面阳光强度的4.6万倍，一般聚光器跨不过这个极限。但若采用折射率为1.53的材料制成的非成像聚光器，理论上最大聚光强度就可以达到地球表面阳光强度的10万倍，若材料折射率为1.76时，则可达到14万倍。当前，温斯顿领导的研究小组研制的抛物线型非成像阳光聚光器已使地球表面阳光辐射强度提高到8万倍。

非成像聚光器因能提供非常高的温度和非常快的加热速率(每秒100万度)而被誉为超级太阳炉，其应用前景十分广阔，目前主要用于以太阳能作为激励能源的激光器。该激光器转换效率高，具有可调性、可靠简便。如将它装在卫星上，便能利用太阳能来产生激光，实现激光通讯。利用超级太阳炉还能进行超导薄膜生产。

目前美国科罗拉多州戈尔登市太阳能研制所正在研究熔敷高温超导薄膜技术，利用非成像聚光器他们已制造出74.7K温度下电阻为零的超导薄膜。

非成像聚光器技术改变了人们直接利用太阳能的面貌，是一种富有革命性的新技术，它使太阳能广泛应用于工业、交通、商业、人们日常生活诸领域，从而使人类利用太阳能进入一个全新的时代，“太阳能社会”梦想可望成真。2100433B

根据聚焦特性，聚光器可分为点聚光器和线聚光器。线聚光器，包括条形透镜、抛物槽、线聚光组合抛物面等。点聚光器也叫轴向聚光器，在这类聚光器中，用以聚光的透镜或反射镜和太阳能电池处于同一条光学轴线上。不同的聚光器应用于太阳能电池聚光系统中具有各自不同的特点。

根据光学原理可分为：折射聚光器、反射聚光器、混合聚光器、热光伏聚光器、荧光聚光器、全息聚光器等。其中混合聚光器利用折射、反射和内部反射达到聚光。

热光伏聚光器工作原理是：太阳把辐射器加热到高温，完成光热转换，辐射器再发出辐射到太阳能电池上，电池不能利用的长波辐射重新回到辐射器，完成光电转换，理论上可以达到很高的效率。荧光聚光器和光导纤维聚光器是两种尚未成熟的技术。反射聚光器包括平板、抛物槽、组合抛物面等，用在光伏反射聚光器中两种主要反射镜材料是镀银玻璃和镀铝面。折射聚光器的元件可以是菲涅尔或普通透镜。

太阳聚光器反射式聚光器

①槽式平面镜聚光器。槽式平面镜聚光器是用平面镜以适当的角度构成槽壁，在槽底放置太阳能电池，这是一种较易制作的反射式聚光器，只需用普通的平面镜即可，它对跟踪要求低，可采用常规电池，聚光倍数也低，只有2-6倍。还有一种方法，即太阳能电池方阵的V型槽式安装法，用普通水泥墙壁作反射体，在适当的安放角度下，可使方阵的输出提高20%左右。

②组合平面镜反射器。组合平面镜反射器是采用许多平面镜把阳光反射到一个共同的目标上，在目标上安放吸收器，取得高温和高光强。这种聚光器是在大面积范围铺设平面镜，可以高倍聚光得到很大的功率和极高温度，属于“塔式太阳能电站”。这种聚光器占地面积极大，仅能在山地或荒地建立。

③双曲面聚光器。双曲面与抛物面一样，即也具有一个共同的焦点，当一束阳光平行入射，双曲面反射聚光器将其会聚成一个光点，如果反射面做成正确的双曲抛物面，则聚光倍数可达1000倍。但这种聚光器加工难度较大，外形要求严格，跟踪要求也高，一般使用在水平较高的系统中。太阳光被会聚到太阳能电池上。伞式太阳灶是这种聚光器的一种近似结构，一般是在近似双曲抛物面的衬底上，贴上许多小块平面镜。

④抛物面聚光器，抛物面反射镜是能将平行于镜面光轴的光线会聚于焦点的镜面。因此，当太阳光投向一抛物面反射镜表面时，在其焦点处可形成能量密度极高的会聚光斑，这就是抛物面聚光器用于太阳能聚光的光学原理。在槽形抛物面反射镜中，接收器可为圆管或条形平板，聚焦旋转抛物面聚光器的吸收器可以是球体、圆板。现以槽形抛物面反射镜为例来分析抛物面反射镜的聚光性能，因为应用在聚光太阳能电池中，接收器为条形平板。

⑤复合抛物面（CPC）聚光器。复合抛物面聚光器，是由两片槽形抛物面反射镜以及底部的接收器构成。这种聚光器只聚光不成像，因而不需要跟踪装置，只需要根据季节变化作少量倾斜度的调整。

太阳聚光器折射式聚光器

折射式聚光器是利用光在不同介质的界面发生折射的原理制成的透射式聚光器。这类聚光器的典型例子是凸透镜，但是，在太阳能利用中，如用大型凸透镜聚光，其中心部分很厚。比如，要得到一个焦距等于50cm，口径为50cm的透镜，就需要一个厚度为25cm的玻璃半球。这种笨重的透镜实际上是无法使用的，因此，在聚光太阳能电池方阵中，绝大部分采用菲涅尔透镜。

菲涅尔透镜，实际上是对球面透镜进行微分切割，取出对光学折射无作用的部分而成。为加工方便，还进行了整平，使球面透镜变成一个带有同心楞状条纹的平板，大大降低了重量和体积。菲涅尔透镜也可以做成线聚焦的，这种透镜是由一系列对称分布的平行楞状条纹组成。与传统的光学玻璃透镜相比，将菲涅尔透镜用于太阳能电池聚光有很多优点。 2100433B

聚光器安装在载物台下，其作用是将光源经反光镜反射来的光线聚焦于样品上，以得到最强的照明，使物象获得明亮清晰的效果。聚光器的高低可以调节，使焦点落在被检物体上，以得到最大亮度。一般聚光器的焦点在其上方1.25mm处，而其上升限度为载物台平面下方0.1mm。因此，要求使用的载玻片厚度应在0.8—1.2mm之间，否则被检样品不在焦点上，影响镜检效果。聚光器前透镜组前面还装有虹彩光圈，它可以开大和缩小，影响着成像的分辨力和反差，若将虹彩光圈开放过大，超过物镜的数值孔径时，便产生光斑；若收缩虹彩光圈过小，分辨力下降，反差增大。因此，在观察时，通过虹彩光圈的调节再把视场光阑（带有视场光阑的显微镜）开启到视场周缘的外切处，使不在视场内的物体得不到任何光线的照明，以避免散射光的干扰。

小户型是结构性调整的一个方向，其以总价低受到大家追捧，同时也出现了一个极端的小户型——非成套住宅。何为非成套住宅？即大家经常看到的没有厨房的通廊式住宅。形象地讲就是标间或古老的筒子楼增加了室内卫生间，当然，也有更好听的名字“酒店式公寓”。