复合型菲涅耳透镜的优化设计及仿真

Optimized Design and Simulation of Composite Fresnel Lens

二维码有效期 120s

摘要目的：在聚光太阳能系统中，聚光光伏的效率是重要衡量参数之一。为了提高聚光光斑的均匀性以及光电转换效率，从提高复合型菲涅耳透镜光透过率和电池表面光强均匀度入手，对传统菲涅耳透镜进行改进。方法复合透镜由内部为普通的菲涅耳环形透镜和外部为二次全内反射环形透镜组成。将内部菲涅尔透镜分为奇数个单元，每个单元宽度与太阳电池宽度相等，且单元内的所有尖劈角设置成相等，将太阳光等宽度折射。透镜的出射光为一条光强均匀的光带，适用于光伏发电。实现对入射到透镜的太阳光实现等照度叠加至电池表面，由此代替二次镜的使用。另外，在 Pro／Engineer软件中对优化的复合型透镜进行三维建模，并导入到TracePro中进行仿真。结果取透镜的焦距为100 mm，内环半径为36 mm，对应的孔径角为20°；外环直径为110 mm，对应的孔径角为30°，定义阳光参数。得到均匀照度图，其光传递效率为91.4％，均匀度为85.9％。并将其与相同尺寸的普通菲涅耳透镜的光照分布图进行对比，可以看出光伏电池板上的焦斑均匀性大大提高，中心处与边缘处的辐照度相关不大。结论优化的透镜具有较高的均匀性和光传递效率。