聚光太陽能系統

聚光光伏太陽能將傳統的太陽能光電技術與大規模聚熱太陽能發電廠結合了起來，能夠極大地強化太陽能生產。聚光型太陽能 (Concentration photovoltaic，簡稱CPV)技術通過透鏡或鏡面將接收到的太陽能放大成百上千倍，然後將放大的能量聚焦於效率極高的小光電池上。通過放大太陽能，該技術有效地減少了光電池中半導體材料的用量。

基本介紹

• 中文名：聚光太陽能系統
• 外文名：Concentration photovoltaic
• 簡稱：CPV)
• 通過：透鏡或鏡面

技術原理

CPV通過聚光的方式把一定面積上的光通過聚光系統會聚在一個狹小的區域（焦斑），太陽能電池僅需焦斑面積的大小即可，從而大幅減少了太陽能電池的用量。同樣條件下，倍率越高，所需太陽能電池面積越小。

工作原理

技術優勢

（1） 光伏發電新的成本降低技術路徑。

（2） 系統轉換效率高。高倍率CPV採用GaAs等三五族化合物電池，CPV系統轉換效率達到28%，較矽基太陽能電池和薄膜太陽能電池高出不少。

系統模組

CPV 系統模組主要由太陽能電池、高聚光鏡面菲涅爾透鏡等光學聚光元件、太陽光追蹤器組成。應 用菲涅爾透鏡的作用就是將光線從相對較大的區域面積轉換成相當小的面積上，這種透鏡也被稱做集光器或聚光器。

CPV系統

在太陽聚光領域，菲涅爾透鏡是聚光太陽能系統（CPV)中重要的光學部件之一。太陽菲涅爾透鏡聚光鏡就是，透鏡的焦點剛好落在太陽能晶片上。當透鏡面垂直面向太陽時，光線將會被聚焦在電池片上，匯聚了更多的能量，因而需要較小的電池片面積，大大節約了成本。

CPV模組

套用菲涅爾透鏡能夠將太陽光聚焦到入光面1/10至1/1000甚至更小的接收面（高性能電池片）上，比傳統平板光伏（FPV)發電效率提高30%以上，滿足太陽能聚光發電（CPV)和聚熱系統（TPV)中高能量高溫需求。

聚光太陽能系統所用的是正菲涅爾透鏡，光線從一側進入，經過菲涅爾透鏡在另一側出來聚焦成一點或以平行光射出。焦點在光線的另一側，並且是有限共軛。菲涅爾透鏡克服了普通透鏡重量大的缺點，可省去約80%的材料成本，套用結構簡單。在實際套用中，系統還應安裝二次聚光設備，由於受到太陽光跟蹤系統的精度和風向等影響，太陽光入射方向有可能偏離聚光軸向方向，以400倍菲涅爾透鏡為例，如果入射角偏離0.5度，光學效率將降為64%，如果入射角偏離1度，光學效率將降為0。為增加對太陽光入射偏離容忍度，可在太陽能電池表面加上二次聚光器，可將容忍度提高到一度。

技術要求

CPV中對菲涅爾透鏡的要求

菲涅爾透鏡作為聚光光伏系統中重要的光學器件，其性能優劣直 接影響著CPV系統的聚光率的高低。

從光學效果上來講，要求有儘量高的光線透過率、能量匯聚率及較高的聚光倍數；

從耐候性能上來說，因為在戶外使用，要求能抵擋外界環境的侵蝕，以及具有較強的抗凍耐熱能力，保證在戶外長時間正常工作。 　因此，對菲涅爾透鏡本身品質具有較高的要求，其設計和製造設計到多個技術領域，包括光學工程,高分子材料工程，CNC機械加工，金剛石車削工藝，鍍鎳工藝；模壓、注塑、澆鑄等製造工藝。

CPV用菲涅爾透鏡

國內擁有菲涅爾透鏡設計及製造能力的公司不多，成都菲斯特科技有限公司作為成都光電顯示工程技術中心的依託單位，從1999年開始致力於菲涅爾透鏡的研究、開發和生產。擁有先進的大型單點金剛石超精密模具加工設備和多種生產手段，擅長大型、高精密菲涅爾透鏡的設計、開發和生產，最大模具加工直徑可達Φ2000mm。