聚光太阳能系统CPV中对菲涅尔透镜的要求

聚光镜除上述明场使用的类型外，还有作特殊用途的聚光镜。如暗视野聚光镜，相衬聚光镜，偏光聚光镜，微分干涉聚光镜等，以上聚光镜分别适用于相应的观察方式。

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

聚光镜又名聚光器，装在载物台的下方。小型的显微镜往往无聚光镜，在使用数值孔径0.40以上的物镜时，则必须具有聚光镜。聚光镜不仅可以弥补光量的不足和适当改变从光源射来的光的性质，而且将光线聚焦于被检物体上，以得到最好的照明效果。

聚光镜的的结构有多种，同时根据物镜数值孔径的大小 ，相应地对聚光镜的要求也不同 。