用于聚光太陽(yáng)能系統(tǒng)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(lái)被不斷地消耗,太陽(yáng)能最終將取代其他能源成為主要能源。要有效的利用太陽(yáng)能就應(yīng)該因地制宜地選擇合適的太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備。由于傳統(tǒng)的硅基太陽(yáng)能電池發(fā)電效率低、成本高,因此高轉(zhuǎn)換效率的聚光太陽(yáng)能系統(tǒng)將成為研究太陽(yáng)能發(fā)電的主要方向。
　　 在聚光太陽(yáng)能系統(tǒng)中,菲涅耳透鏡聚光器是最重要的組件之一,其品質(zhì)要求是提高太陽(yáng)能電池片單位面積上的入射光強(qiáng)度,與系統(tǒng)完全匹配。隨著聚光太陽(yáng)能系統(tǒng)向高轉(zhuǎn)換效率、高聚

2、光倍率和低成本方向發(fā)展,對(duì)菲涅耳透鏡聚光器的成本及技術(shù)要求越來(lái)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(yīng)用幾何光學(xué)知識(shí)對(duì)菲涅耳透鏡的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的光學(xué)設(shè)計(jì),推導(dǎo)出相關(guān)參數(shù)的計(jì)算公式。以菲涅耳透鏡的紫外納米壓印制作工藝為主線(xiàn),以紫外納米壓印的關(guān)鍵技術(shù)(模板的制作,卷對(duì)卷紫外納米壓印和脫模)為節(jié)點(diǎn),對(duì)其中的每一步工藝進(jìn)行詳細(xì)的理論和實(shí)驗(yàn)研究。本文利用金剛石切削技術(shù)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(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到鎳模板上,方便卷對(duì)卷壓印。最后采用自行研制的卷對(duì)卷紫外納米壓印系統(tǒng)對(duì)菲涅耳透鏡鎳模板進(jìn)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(yáng)光下進(jìn)行了測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表面:其焦距為145mm,焦點(diǎn)處的光斑直徑為4mm,聚光倍率為225,光學(xué)效率可以達(dá)到75％以上,符合太陽(yáng)能聚光器的設(shè)計(jì)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(chǎn)等顯