| infotek | 2021-11-09 09:20 |
基于體全息光學元件可聚焦光伏光譜分裂系統(tǒng)的光柵-透鏡在光柵-透鏡光譜分裂設計中，平面透射光柵設置在平凸透鏡的入口處。入射太陽光譜的一部分在偏離透鏡法線15-30°處衍射。衍射光譜區(qū)域在離軸點處聚焦，而未衍射光譜在透鏡的光軸上聚焦。由于衍射波是平面的和離軸的，離軸焦點受像差影響，增加了系統(tǒng)損耗。場曲、色差和球差使用散焦和彎曲焦平面（用每個光伏接收器近似）來補償。通過修改在構造全息圖中使用的離軸波前來校正彗差。在本文中，我們分析了通過共軛對象光束修正離軸波前記錄的非平面透射光柵的使用。發(fā)散源用作共軛對象和參考光束。球面波入射在透鏡處，并且光柵被記錄在太陽能集中器的入口孔處。調整軸上光源，在全息圖平面上產生軸上平面波前。離軸光源近似為在全息圖平面上產生非平面離軸波前的衍射受限光斑�；谄矫鍭M1.5光譜的照明在焦平面上再現(xiàn)離軸衍射受限點。本文介紹了光線追跡和耦合波理論仿真，用于量化通過像差校正實現(xiàn)的損失減少。 關鍵詞：光譜分裂；全息；太陽能；聚焦光伏；像差補償；光管理；損耗減少 1. 簡介  圖1.多能隙結構（a）串聯(lián)（堆�；虼怪保┖蜋M向：（b）色散（c）反射 在單光伏（PV）結器件中，低于能隙的光子能量不能被吸收。相反，超過能隙的光子能量被部分地轉換成電功率，其余能量在PV器件內被熱化。入射到能隙能量的不匹配從根本上限制了（Shockley-Queisser單個能隙極限）單結系統(tǒng)的效率[1]。頻譜分裂技術可以根據光譜匹配能隙將入射光子分配到多個結來達到更高的效率[2]。使用光譜分裂系統(tǒng)（SSS），光學系統(tǒng)將入射光子空間上分布到光譜匹配的能隙，以減少入射到能隙能量失配損失。 多結系統(tǒng)通常利用能隙的串聯(lián)或堆棧（單片）布置來實現(xiàn)，如圖1（a）[3]所示。以能隙能量降低的順序堆疊結，在頂部具有最高的能隙（第一個入射）。上層結作為下層單元的紅色通帶濾波器。由于結之間的物理接觸，串聯(lián)方法需要子單元的晶格匹配。此外，串聯(lián)方法具有串聯(lián)連接的結，將結構限制為具有最低短路電流的能隙。這些約束限制了功率輸出并增加了制造的復雜性。 橫向SSS在物理上分離了結（如圖1（b）和（c）所示），并避免串聯(lián)結構的限制。光學系統(tǒng)將入射的太陽光分成不同的光譜帶來優(yōu)化每個能隙單元的光譜響應。沒有晶格匹配限制，可以使用更廣泛類型的PV材料（包括有機物），以便更有效地利用太陽光譜。 此外，結優(yōu)化可以集中于光譜帶的完全吸收而不是晶格匹配條件。  圖2.用于光譜分裂的全息光柵-透鏡CPV幾何結構。原理圖（a）、臺面和室外（可見光范圍）演示原型（分別為b和c） 光柵-透鏡光譜分離結構由位于平凸透鏡的入口孔徑處的平面透射光柵組成。入射光譜的一部分離軸（在15-30°）衍射到透鏡中。未被全息衍射的光在軸上進入透鏡，并在近軸焦點處會聚。衍射光譜分量進入透鏡離軸并且分散在這樣一個表面（對應透鏡的場曲和全息圖的色散特性的表面上）[4]。 | |