煤炭、石油等傳統(tǒng)能源的利用率正在逐年增長,但資源的儲備量是有限的。因此,太陽能的開發(fā)利用受到了大量科研工作者的青睞,太陽能相比于其他能源具有諸多的優(yōu)勢:資源儲備巨大;可無限利用;綠色清潔無污染等。目前,太陽光線的能量密度低、光束發(fā)散過大等問題限制其大規(guī)模應(yīng)用,太陽能聚光器作為一個可高倍聚焦的光學(xué)系統(tǒng)可以有效地提高太陽能的利用效率,將光波導(dǎo)板應(yīng)用到太陽能聚光器的設(shè)計中已成為一種新型光學(xué)解決方案,同時需要將成像光學(xué)和非成像光學(xué)相結(jié)合,用以更加全面地設(shè)計和分析光學(xué)系統(tǒng)。針對太陽能聚光器光波導(dǎo)板中的光線逃逸問題,本文提出了基于梯度折射率介質(zhì)的高效率聚光光伏系統(tǒng)設(shè)計方案,對梯度折射率材料光波導(dǎo)板在聚光光伏系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了理論驗證,并為小型聚光光伏系統(tǒng)在日常生活中的應(yīng)用發(fā)揮了一定的指導(dǎo)作用,同時滿足無漏光的設(shè)計要求。該方案能夠充分發(fā)揮出拋物面面型聚光模塊、柱面鏡聚光模塊和梯度折射率材料光波導(dǎo)板各自的性能優(yōu)勢,將太陽光線高效地傳播至光伏電池上。主要研究內(nèi)容如下:（1）首先,說明了本課題的研究目的及意義,闡述了不同類型太陽能聚光器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和聚光系統(tǒng)工作原理,同時給出了梯度折射率光學(xué)的研究概況... 

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究目的及研究意義
    1.2 太陽能利用方法
    1.3 太陽能聚光類型及研究進(jìn)展
        1.3.1 反射式聚光器
        1.3.2 透射式聚光器
        1.3.3 混合式聚光器
    1.4 梯度折射率光學(xué)研究進(jìn)展
    1.5 本文研究內(nèi)容
    1.6 本章小結(jié)
第2章 聚光系統(tǒng)設(shè)計原理及相關(guān)理論分析
    2.1 聚光器設(shè)計理論基礎(chǔ)
        2.1.1 Monte Carlo光線追跡法的應(yīng)用思路
        2.1.2 Monte Carlo光線追跡法的仿真過程
    2.2 非成像光學(xué)相關(guān)理論
        2.2.1 非成像光學(xué)設(shè)計理論
        2.2.2 聚光系統(tǒng)性能參數(shù)
    2.3 梯度折射率設(shè)計相關(guān)理論
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于拋物線方程和梯度折射率計算方法的聚光器設(shè)計
    3.1 聚光器的結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.1.1 拋物面面型聚光模塊設(shè)計
        3.1.2 梯度折射率材料光波導(dǎo)板設(shè)計
        3.1.3 聚光器的模型對比仿真
    3.2 聚光器的性能分析
        3.2.1 聚光比與光學(xué)效率
        3.2.2 會聚光斑能量密度分布
        3.2.3 光線接收角
        3.2.4 光波導(dǎo)板上光線入射角的研究
    3.3 聚光器的相對位置誤差分析
        3.3.1 垂軸位置誤差
        3.3.2 軸向位置誤差
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于柱面鏡和梯度折射率材料光波導(dǎo)板的聚光器設(shè)計
    4.1 聚光器的結(jié)構(gòu)設(shè)計
        4.1.1 柱面鏡聚光模塊設(shè)計
        4.1.2 梯度折射率材料光波導(dǎo)板設(shè)計
        4.1.3 聚光器的模型對比仿真
    4.2 聚光器的性能分析
        4.2.1 聚光比與光學(xué)效率
        4.2.2 會聚光斑能量密度分布
        4.2.3 柱面鏡F數(shù)的研究
        4.2.4 光線接收角
        4.2.5 光學(xué)耦合結(jié)構(gòu)反射面的傾斜角對光學(xué)性能的影響
    4.3 梯度折射率材料光波導(dǎo)板的加工分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 主要工作總結(jié)
    5.2 主要創(chuàng)新點
    5.3 現(xiàn)存的不足與工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文
致謝



本文編號：3714847