一种> 3000太阳高聚光光伏设计，基于多个菲涅耳透镜主聚焦到一个中心太阳能电池( A > 3000 suns high concentrator photovoltaic design based on multiple Fresnel lens primaries focusing to one central solar cell )

K Shanks JP Ferrer-Rodriguez Fernandez, Eduardo F F Almonacid Perez-Higueras, Pedro S Senthilarasu T Mallick Concentrator photovoltaics Ultrahigh concentrator Optical loss Ray trace simulation

提出了一种基于多个初级菲涅尔透镜聚焦于一个中心太阳电池的5800x几何浓度比的高聚光器光伏设计方案。最后级光学器件是一种新颖的设计，由高折射率(n=1.76)制成，可以接受来自四个不同方向的光，但非常容易制造。选择5800x的高几何浓度是考虑到由于对准困难而伴随的损耗。然而，模拟了两种情况，一种是使用最先进的光学系统（消色差菲涅耳透镜和98%反射镜），另一种是使用标准的、相对便宜的光学系统。如果使用高质量的光学器件，在模拟中获得了75%的光学效率，这给出了略高于4300x的光学浓度比。用不太精确的光学模拟标准光学约束，得到55%的光学效率，换算成3000x的光学浓度比。这样，光学的质量就可以根据成本和效率之间的交易来选择，并为将来的先进光学设备留出空间。为了保证模拟的准确性，对各元件的光学效率进行了模拟和实验测量。在射线跟踪模拟中，该设计的理论接受角为0.4°，这对于如此高的浓度水平是很好的。从这项研究中可以明显看出需要消色差菲涅耳透镜来达到最佳的性能和浓度，但即使是55%的光学效率也会导致超过3000x的浓度，但尚未进行实验测试。本文还介绍了该设计的太阳电池的辐照度分布，并与文献中的其他系统进行了性能和粗略的成本比较。与形状更复杂的光学器件相比，该光学器件的成本也给出了。

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