针对传统线性聚光系统聚光光斑辐照度不均匀的问题,提出了一种由曲面线聚焦菲涅耳聚光器阵列及平板型导光板所组成的、系统高度小于40mm的小体积聚光系统方案,建立了曲面线聚焦菲涅耳透镜的一般方程,给出导光板V形槽设计公式,并采用正交试验法和光学仿真实验对聚光器系统的各项结构参数进行优化设计,同时分析了曲面线聚焦菲涅耳的加工误差及导光板安装偏角误差的影响。结果表明:优化后系统在采光面积500mm×200mm、聚光比50倍时,聚光效率可达75%,聚焦光斑均匀性优于88%,且入射太阳光偏角在±7°内聚光效率大于50%。通过拼接可获得不同聚光倍数系统,由仿真实验得出在160倍聚光比内,效率高于50%,均匀性优于85%。
提出了一种平板型玻璃镜反射太阳能聚光器,用于太阳能聚光光伏/光热利用。其结构主要由平面框架上倾斜放置粘贴或镶嵌在平直型材上的多块条形玻璃镜构成,聚光接受体为平板光伏电池或集热管。条形玻璃镜的宽度和倾斜角度随自身所处位置、聚光接受体形状尺寸和安放角度、是否考虑太阳入射光立体角影响等因素由所给公式确定。利用CCD法测量了焦斑能流密度分布,结果表明平板玻璃镜聚光系统可以得到均匀的辐射能流密度,同时对平板聚光系统进行了光伏发电实验研究,单晶硅光伏电池效率可以达到15.9%。
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