一种新型聚光光伏组件的光学设计*

陈镇光，邢 涛，王学孟，沈 辉

(1.中山大学太阳能系统研究所，广东广州519000;2.顺德中山大学太阳能研究院，广东佛山528300)

目前，太阳能光伏发电技术面临的主要问题是单位发电成本过高，传统的光伏发电系统消耗的半导体材料约占整个系统的生产成本的50%［1］。聚光光伏技术能够有效的降低单位电能的半导体消耗量，因而是降低光伏发电成本最有效、最快捷的途径。近年来，随着多节电池制造技术的成熟，例如美国Solar Junction在2012年10月实现III-V族聚光电池效率44%的世界纪录 (947倍聚光)［2］、2013年4月美国Amonix公司实现了34.9%的聚光组件世界最高效率［3］，高倍聚光光伏系统的大规模发展成为可能。在自然资源日益枯竭的今天，节省半导体材料是太阳能光伏领域可持续发展的途径之一。

聚光光伏技术以聚光倍数可细分为低、中、高倍聚光光伏技术［4］。从聚光形式的几何特点可以分为线聚光和面聚光。低倍线性聚光技术主要应用在晶硅电池的聚光，研究表明LGBC晶体硅电池较适合做中低倍聚光光伏系统接收器［5］。高倍聚光领域 (大于100倍聚光)主要采用III-V族多结电池。

聚光器的设计方法分为非成像设计方法和成像设计方法［6］。成像设计方法主要考虑色差对聚光性能的影响，其在高倍数聚光器设计时往往带来高宽比大，光照均匀性差等问题［7］。非成像设计方法能够带来比较好的均匀性及较低的高宽比［8］。

本文提出一种新型反射式聚光器的非成像设计方法，并分别设计了一种具有较低高宽比的平板式低倍聚光器和高倍聚光器。……