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研究生:李曜成
研究生(外文):Yao-Cheng Li
論文名稱:分區入射的無二次光學複合式聚光鏡設計
論文名稱(外文):Sub-zones TIR-Fresnel Concentrator Design without Secondary Optical Element
指導教授:劉宗平劉宗平引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:元智大學
系所名稱:光電工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:81
中文關鍵詞:聚光鏡光學設計聚光型太陽電池全反射
外文關鍵詞:concentratoroptical designCPVTIR
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對於高聚光太陽電池,如果二次光學元件(SOE)未使用,聚光鏡將在太陽電池表面上產生熱點;否則,二次光學元件將因為菲涅爾反射而減少光學效率。在本設計中,每個齒型的全內反射面將被設計為遵守長寬比為0.5的條件而增加設計輪廓的自由度。通過不斷調整齒型的結構,可以控制光束到達不同區域的電池表面。如果光束在電池表面被安排為交叉入射的方式,來自太陽光譜的色散造成的不均勻性可明顯改善。模擬光學效率是84.7%、接受半角為 0.48°和均勻性是0.134,相當接近476倍集光倍率的菲涅爾聚光鏡。符合熱壓鑄生產條件下,光學效率仍是84.7%,接收半角為 0.6°,均勻度為 0.086。

For high concentrating photovoltaic, the concentrator will make a hot-spot on the surface of solar cell if the secondary optical element (SOE) is not used; else the SOE will decrease the optical efficiency of concentrators due to Fresnel reflections. In this design, each total-internal-reflection surface of a tooth will be designed to obey a condition of the aspect ratio of 0.5 to increase the freedom of the design profile. Through continuously adjusting the structure of the teeth, the light beam arriving at different locations on the chip surface of the cell can thus be handled. If the light beam on the chip surface is arranged with a way of crossing-incidence, the non-uniformity caused by the dispersion come from the solar spectrum can evidently be improved. Simulated optical efficiency is 84.7% and the acceptance half angle is 0.48°. Furthermore, the uniformity is 0.134, which very close to the Fresnel concentrator with a concentration ratio of 476X. Through the process of hot-pressed, the optical efficiency is still 84.7%, the acceptance half-angle is 0.6?, and the uniformity is 0.086.

目錄

書名頁 i
審定書 ii
授權書 iii
中文摘要 iv
英文摘要 vi
誌謝 viii
目錄 ix
表錄 xiii
圖錄 xvii
第一章、緒論 1
1.1 引言 1
1.2 聚光型太陽能系統 10
1.3 研究動機與目的 20
第二章、理論背景 22
2.1 文獻回顧 22
2.2 光學原理 24
2.2.1 Fermat定律 24
2.2.2 折射定律 24
2.2.3 反射定律 25
2.2.4 全反射 26
2.3 色散 27
2.4 非成像光線追跡 27
2.4.1 邊緣光線定理 28
2.4.2 光展量 29
2.5 光學設計規格 29
2.5.1 集光倍率 29
2.5.2 接收半角 29
2.5.3 長寬比 29
2.5.4 均勻度 31
2.6 生產條件 29
第三章、非成像光學設計 32
3.1 非成像設計方法 32
3.2 模擬環境配置的參數分析 34
3.3 設計考量與評估 39
3.4 單環設計 46
3.4.1 設計起始點的選擇 46
3.4.2 光線追跡方法 46
3.4.3 單環齒寬對色散的分析 48
3.5 單環交叉入射設計 49
3.5.1 重疊照射 50
3.5.2 分區照射 50
3.5.3 交叉照射 51
3.5.4 交叉程度分析. 52
第四章、模擬設計分析 56
4.1 初階設計-驗證增加自由度的設計起始點方法 56
4.1.1 初階設計模型. 56
4.1.2 光學損失分析. 60
4.1.3 成型條件. 61
4.2 初階改良設計-符合成型條件與增加接收角 62
4.3 中階設計-測試拔模角影響 64
4.4 中階改良設計-測試焦距影響 65
4.5 進階設計-縮短焦距與增加拔模角以符合成型條件 66
4.6 進階設計二增加拔模角與符合成型條件 66
4.7 設計效率曲線 69
4.8 進階設計三-增加菲涅耳區半徑平滑設計曲線 71
4.9 面積曲線 71
4.10 遮蔽曲線 72
4.11 進階設計四-控制拔模角將遮蔽轉正點向內移動 74

第五章、結論 76
參考文獻 78



[1]“Kyoto Protocol,” http://www.tri.org.tw/unfccc/download/kp_c.pdf.
[2] NREL, “Best-Research Cell Efficiency,” http://en.wikipedia.org/wiki/File:PVeff(rev100921).jpg, 2010.
[3] Spectralab,“C3MJ38.5%PointFocusProducts,” http://www.spectrolab.com/DataSheets/PV/CPV/C3MJ%20CDO%20Products%2020100818.pdf, 2011.
[4] 林明獻,太陽電池技術入門,全華圖書股份有限公司,民國九十七年。
[5] A. Barnett, D. Kirkpatrick, C. Honsberg, “Very High Efficiency Solar Cells,” Proc. of SPIE, vol.6638, 2006.
[6] I. Luque-Heredia, J. M. Moreno, P. H. Magalhaes, R. Cervantes, G. Quemere, and O. Laurent, “Inspira’s CPV Sun Tracking,” Ch. 11, in “Concentrator Photovoltaics,”. Springer Series in Optical Sciences, vol. 130, pp. 221-251, 2007.
[7] 林宏彥,「複合式太陽能集光器之光學設計」,元智大學光電所,碩士論文,民國九十八年
[8] 翁偉瀚,「聚光型太陽能之聚光鏡及二次光學元件的光學設計」,海洋大學光電所,碩士論文,民國九十四年
[9] 葉俊逸,「非成像均光型TIR-R鏡組於Ⅲ-Ⅴ族太陽電池應用」,成功大學光電所,碩士論文,民國九十七年
[10] J. L. Alvarez, V. Díaz, Jesús Alonso, “Optics design key points for high gain photovoltaic solar energy concentrators,” Proc. of SPIE vol. 5962, 2005.
[11] I. Antón, R. Solar, G. Sala, and D. Pachón, “IV Testing of Concentration Modules and Cells with Non-Uniform Light Patterns,” Proceedings of the 17th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, pp. 611-614, 2001.
[12]“module,” http://www.arimaeco.com/cn/module.html, Arimaeco, 2011.
[13] M. Hernándeza, A. Cvetkovicb, P. Beníteza, J. C. Miñanoa, “Imagen High-performance Köhler Concentrators with Uniform Irradiance on Solar Cell,” Proc. SPIE 7059, 2008.
[14] M. Buljan, P. Benítez, R. Mohedano, J. C. Miñano, “Improving Performances of Fresnel CPV systems: Fresnel-RXI Kohler concentrator,” http://concentrating-pv.org/pdf/papers/I-03-LPI.pdf, 2010.
[15] 葉上平,「用於Ⅲ-Ⅴ族太陽能電池之高效率且圴勻化聚光鏡之研究」,中央大學光電所,碩士論文,民國九十七年。
[16] J. L. Alvarez, M. Hernandez, P. Benitez, J. C. Minano, “TIR-R concentrator: a new compact high-gain SMS design,” Proc. of SPIE vol. 4446, pp. 32-42, 2002.
[17] M. Hernandez, P. Benitez, J. C. Minano, J. L. Alvarez, V. Diaz, J. Alonso, “Sunlight Spectrum on Cell Through Very High Concentration Optics,” 3rd World Conference Photovoltaic Energy Conversion, pp. 889-891, 2003.
[18] J. L. Alvarez, J. Cabrera, V. Díaz, C. Mateos, N. Montoya, J. Alonso, “Industrialization of 1000X concentration photovoltaic modules,” Proc. of SPIE, vol. 6197, pp. 61970I, 2006.
[19] E. Brinksmeier, A. Gessenharter, D. Pérez, J. Blen, P. Benítez, V. Díaz and J. Alonso, “Design and manufacture of aspheric lenses for novel high efficient photovoltaic concentrator modules,” Proc. of the ASPE 19th Annual Meeting, Orlando Florida, USA, Oct., 24.-29, 2004, pp. 582-585.
[20] L. Jing, H. Liu, Z. Lu, and H. Zhao, “Design of compound Fresnel-R lenses for new high efficiency concentrator,” Proc. of SPIE, vol.7785, pp. 77850K_1-77850K_10, 2010.
[21] Daniel Vázquez-Moliní, Antonio Álvarez Fernández-Balbuena, Eusebio Bernabeu, Javier Muñoz de Luna Clemente, and Alfonso Domingo-Marique “New concentrator multifocal Fresnel lens for improved uniformity: design and characterization,” Proc. of SPIE, vol.7407, pp. 74070I_1-74070I_11, 2009.
[22] Eric M. Peters and Jon D. Masso, “Manufacturing Injection-Molded Fresnel Lens Parquets for Point-Focus Concentrating Photovoltaic Systems,” Sandia contract 23-7089, Sandia national laboratories, 1995.
[23] 楊啟榮,「非矽基微加工製程與應用技術」,http://mems.ie.ntnu.edu.tw/document/class/98上學期/微機電系統原理與應用/教材資料/Chapter 4 非矽基微加工製程與應用技術/, 民國九十八年。
[24] 李昀峰,「聚光型太陽能之聚光鏡及二次光學元件的光學設計」, 東華大學光電所,碩士論文,民國九十五年。
[25] NREL, “ASTM G173-03 Tables,” http://rredc.nrel.gov/solar/spectra/am1.5/ASTMG173/ASTMG173.xls, 2011.
[26] D. C. Miller, M. D. Kempe, C. E. Kennedy, and S. R. Kurtz, “Analysis of Transmitted Optical Spectrum Enabling Accelerated Testing of CPV Designs,” Proc. SPIE 7407, 74070G, 2009.
[27] S. N. Kasarova N. G. Sultanova, C. D. Ivanov, D. I. Nikolov, “Analysis of the dispersion of optical plastic materials,” Optical Materials, vol.29, pp.1481-1490, 2007.
[28] 李鵬、吳賀利、楊培環、蔡羊羊、王利權、翟鵬程,「菲涅爾聚光透鏡的一般設計方法及效率分析」,武漢理工大學學報,民國九十九年
[29] V. Garboushian, Y. Sewang, G. Turner, A. Gunn, D. Fair, “A Novel High-Concentration PV Technology for Cost Competitive Utility Bulk Power Generation,” Photovoltaic Energy Conversion, 1994., Conference Record of the Twenty Fourth, 1994 IEEE First World Conference, vol.1, pp.1060-1063, Dec., 5-9, 1994.
[30] K. W. Stone, V. Garboushian, D. Roubideaux, R. Gorden, J. Turner, and D. Dutra, “Design and Performance of the Amonix High Concentration Solar PV System,” ASES/ASME National Solar Energy Conference, Reno, NV, USA, June, 15-20, 2002.


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