用于聚光太陽能系統的菲涅耳透鏡的制作研究.pdf

1、隨著煤、石油、天然氣等不可再生資源在這幾十年來被不斷地消耗,太陽能最終將取代其他能源成為主要能源。要有效的利用太陽能就應該因地制宜地選擇合適的太陽能發(fā)電設備。由于傳統的硅基太陽能電池發(fā)電效率低、成本高,因此高轉換效率的聚光太陽能系統將成為研究太陽能發(fā)電的主要方向。
　　 在聚光太陽能系統中,菲涅耳透鏡聚光器是最重要的組件之一,其品質要求是提高太陽能電池片單位面積上的入射光強度,與系統完全匹配。隨著聚光太陽能系統向高轉換效率、高聚

2、光倍率和低成本方向發(fā)展,對菲涅耳透鏡聚光器的成本及技術要求越來越高,因此研究菲涅耳透鏡的制作方法具有重要意義。
　　 本文應用幾何光學知識對菲涅耳透鏡的結構進行了詳細的光學設計,推導出相關參數的計算公式。以菲涅耳透鏡的紫外納米壓印制作工藝為主線,以紫外納米壓印的關鍵技術(模板的制作,卷對卷紫外納米壓印和脫模)為節(jié)點,對其中的每一步工藝進行詳細的理論和實驗研究。本文利用金剛石切削技術制作菲涅耳透鏡銅模具,并采用精密微電鑄將銅模具上

3、的菲涅耳透鏡特征結構轉移到鎳模板上,方便卷對卷壓印。最后采用自行研制的卷對卷紫外納米壓印系統對菲涅耳透鏡鎳模板進行壓印、曝光固化及脫模,制得PC基片菲涅耳透鏡聚光器。
　　 將PC基片菲涅耳透鏡聚光器在太陽光下進行了測試,測試結果表面:其焦距為145mm,焦點處的光斑直徑為4mm,聚光倍率為225,光學效率可以達到75％以上,符合太陽能聚光器的設計要求。本文制作的菲涅耳透鏡聚光器具有超薄、成本低、聚光倍率高以及易于批量化生產等顯