專利名稱：用于會聚太陽能電池的菲涅耳蠅眼微透鏡陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種會聚光伏(PV)裝置，更具體地涉及一種用于PV電池的會聚光學(xué)器件，所述會聚光學(xué)器件具有菲涅耳透鏡和微透鏡陣列，被優(yōu)化以為兩個或更多波長的光提供低色散和均勻化。
背景技術(shù)：
光伏(PV)電池(例如太陽能電池)是將光(例如太陽輻射)轉(zhuǎn)換為電能的裝置。通常，PV電池由為匹配光譜而選擇的一種或多種光吸收材料構(gòu)成。多結(jié)PV電池可以用多種材料形成，其中每一種材料配置用于吸收不同波長段的光，使得可以吸收幾乎全部太陽光譜。例如，傳統(tǒng)的三結(jié)光伏電池可以包括中心波長在0. 5 i! m、0. 8 i! m和I. 3 i! m左右的三個波長段，并且可以覆蓋太陽光譜的一大塊區(qū)域(例如，從約300nm到約1600nm)。因為三結(jié)PV電池制造昂貴，希望在操作這種電池時將太陽輻射盡可能的集中。已知將會聚光學(xué)器件用于PV電池，以進(jìn)行光收集和會聚。會聚光學(xué)器件可以增加PV電池的能量轉(zhuǎn)換效率。需要改進(jìn)會聚光學(xué)器件，以實(shí)現(xiàn)高效率且緊湊的光會聚系統(tǒng)，且在太陽光譜上具有低色散。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種光學(xué)兀件。光學(xué)兀件包括透明材料，透明材料包括第一表面和與第一表面相對的第二表面。第一表面具有菲涅耳透鏡，而第二表面具有與菲涅耳透鏡相對應(yīng)的多個微透鏡。第一表面和第二表面之一配置用于接收光。該光學(xué)元件配置為使得通過光學(xué)元件的光經(jīng)由多個微透鏡而被分離為多個子束。菲涅耳透鏡具有高度，在菲涅耳透鏡的高度下，使得通過光學(xué)元件的光的至少兩個不同波長的衍射效率最大化。本發(fā)明還涉及一種會聚光伏(PV)裝置。該會聚PV裝置包括至少一個會聚透鏡，所述會聚透鏡配置用于接收光、并且將通過相應(yīng)會聚透鏡的光分離為多個子束。每一個會聚透鏡包括具有菲涅耳透鏡的第一表面和與第一表面相對的第二表面。第二表面具有多個微透鏡。菲涅耳透鏡具有高度，在菲涅耳透鏡的高度下，使得通過會聚透鏡的光的至少兩個不同波長的衍射效率最大化。該會聚PV裝置還包括與所述至少一個會聚透鏡相對應(yīng)的至少一個PV電池，配置用于接收相應(yīng)的多個子束。本發(fā)明還涉及一種形成光學(xué)元件的方法。該方法包括在波長段內(nèi)選擇至少兩個不同的波長；確定菲涅耳透鏡高度以使得選定的不同波長的衍射效率最大化；以及在透明材料的表面上形成具有所述菲涅耳透鏡高度的至少一個菲涅耳透鏡。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時，根據(jù)以下詳細(xì)描述可以理解本發(fā)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是根據(jù)一般慣例，附圖中的各個特征不一定按比例繪制。相反，為清楚起見，各個特征的尺度可能任意放大或縮小。此外，在附圖中，共同的參考數(shù)字用于表示類似的特征。附圖包括以下各圖圖I是作為太陽輻射波長 的函數(shù)的示例輻射能(radiance)光譜；圖2是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的會聚PV裝置的截面圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的、圖2所示的會聚PV裝置中使用的會聚透鏡的頂部平面視圖；圖3B是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的、圖3A所示的會聚透鏡的底部平面視圖；圖3C是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的、圖3A所示的會聚透鏡的截面圖；圖3D是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的、圖3C所示的會聚透鏡的一部分的截面圖，示出了該會聚透鏡中所包括的菲涅耳透鏡的高度；圖4是根據(jù)本發(fā)明另一示例實(shí)施例的會聚PV裝置的截面圖；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的形成光學(xué)元件的方法的流程圖；圖6是針對各種太陽輻射波長的作為菲涅耳透鏡高度函數(shù)的示例相位延遲；圖7是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的、針對圖6所示太陽輻射的三個波長的組合、作為菲涅耳透鏡高度的函數(shù)的示例平方誤差和相位延遲；圖8是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的、針對優(yōu)化了衍射效率的菲涅耳透鏡高低以及針對沒有優(yōu)化的衍射效率的、作為波長函數(shù)的示例衍射效率；圖9A、9B和9C是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、通過示例會聚透鏡引導(dǎo)至目標(biāo)區(qū)域的各種光波長的示例射線軌跡圖；圖9D、9E、9F、9G、9H和91是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例光斑圖，示出了分別在圖9A、9B和9C中所示的各個光波長在目標(biāo)區(qū)域上的分布；圖10A、10B和IOC是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、針對分別在圖9A、9B和9C中所示的各種光波長、作為目標(biāo)區(qū)域上的坐標(biāo)值的函數(shù)的示例輻照度等值線圖；圖10D、10E和IOF是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、分別在圖10A、10B和IOC中所示的輻照度等值線的二維示例截面圖；圖IlA是根據(jù)本發(fā)明另一示例實(shí)施例的會聚PV裝置的頂部平面視圖；圖IlB是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的、圖IlA所示的會聚PV裝置的底部平面視圖；圖IlC是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的、圖IlA所示的會聚PV裝置的截面圖；以及圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、通過示例會聚透鏡引導(dǎo)至目標(biāo)區(qū)域的多個光波長的示例射線軌跡圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，太陽光譜橫跨大范圍的波長，從可見光到紅外光(例如，從約350nm到約2350nm)。如上所述，傳統(tǒng)的多結(jié)PV電池設(shè)計用于將太陽光譜的大部分轉(zhuǎn)換為電能。多結(jié)PV電池可以與傳統(tǒng)會聚光學(xué)器件一起使用，來改進(jìn)PV電池的轉(zhuǎn)換效率。然而，傳統(tǒng)的光學(xué)器件(例如折射光學(xué)器件、反射光學(xué)器件和衍射光學(xué)器件)典型地是針對單色光(即單一波長)優(yōu)化的。對于該單一波長附近小范圍的波長，傳統(tǒng)的會聚光學(xué)器件仍然可以操作而沒有嚴(yán)重偏差。然而對于大范圍的波長(例如太陽光譜)，傳統(tǒng)的會聚光學(xué)器件可能經(jīng)受色散(即，不同的波長具有不同的焦距)。例如，傳統(tǒng)衍射光學(xué)器件典型地具有負(fù)色散，其中較短的波長聚焦到較遠(yuǎn)的焦點(diǎn)，而較長的波長聚焦到較近的焦點(diǎn)(例如，紅光可能比藍(lán)光衍射地更多)。傳統(tǒng)的折射光學(xué)器件典型地具有正色散，其中較長的波長聚焦到較遠(yuǎn)的焦點(diǎn)，而較短的波長聚焦到較近的焦點(diǎn)(例如，藍(lán)光可能比紅光衍射地更多)。相比于由折射光學(xué)器件造成的色散，由衍射光學(xué)器件造成的色散可能更成問題，這是因為傳統(tǒng)衍射光學(xué)器件提供的光功率典型地比折射光學(xué)器件高出約10倍。如圖I所示，太陽輻射在光譜上具有非均勻的輻照度(irradiance)。為了改進(jìn)PV電池的光電轉(zhuǎn)換效率，典型地希望在PV電池上提供均勻的輻照度(即，均勻化)。然而，諸如傳統(tǒng)菲涅耳透鏡之類的傳統(tǒng)會聚光學(xué)器件不能提供針對太陽光譜所有波長的均勻化。光均勻化的一種傳統(tǒng)方法是蠅眼(fly’ s eye)系統(tǒng)，包括蠅眼透鏡陣列和場鏡(field lens)。在傳統(tǒng)蠅眼系統(tǒng)中，陣列中每一個微透鏡將準(zhǔn)直的子束聚焦到場鏡的表面 上。場鏡重新準(zhǔn)直子束，使得將重新準(zhǔn)直的子束在像平面上疊加。按照這種方式，可以獲得平均和均勻化的光分布。然而，因為太陽輻射是非相干光，由于陣列和場鏡之間所要求的距離，傳統(tǒng)的蠅眼系統(tǒng)可能不適用于會聚PV裝置。例如，對于非相干光，蠅眼透鏡陣列和場鏡之間的距離趨向于較長(例如，長度約20mm)。因此，利用傳統(tǒng)的蠅眼系統(tǒng)可能難以形成緊湊的會聚PV電池。參考圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例會聚PV裝置200(這里也稱作裝置200)的截面圖。裝置200可以包括會聚透鏡202和PV電池204 (與會聚透鏡202間隔開)。PV電池204可以包括能夠?qū)⒐?10的太陽光譜的至少一部分轉(zhuǎn)換為電能的任意合適PV電池，包括單結(jié)和多結(jié)型PV電池。如以下參考圖3A-3D進(jìn)一步所述，會聚透鏡202可以配置用于針對太陽光譜內(nèi)的多個光波長提供均勻化、聚焦和低色散。在操作時，光210 (例如，具有太陽光譜的太陽輻射)由會聚透鏡202的第一表面206接收，并且經(jīng)由第二表面208分為多個子束212。會聚透鏡202可以配置用于將子束212疊加到PV電池204上。PV電池204可以將疊加的子束212轉(zhuǎn)換為電能。接下來參考圖2和圖3A-3D，進(jìn)一步描述會聚透鏡202。具體地，圖3A是會聚透鏡202的頂部平面視圖，示出了第一表面206 ;圖3B是會聚透鏡202的底部平面視圖，示出了第二表面208 ;圖3C是會聚透鏡202的截面圖；以及圖3D是第一表面206的一部分的截面圖，示出了菲涅耳透鏡302的優(yōu)化菲涅耳透鏡高度(dOT)。會聚透鏡202的第一表面206可以包括彎曲(球面或非球面)，使得可以將光210折射并且聚焦到PV電池204上。因此，第一表面206 (即折射表面)的彎曲與在蠅眼系統(tǒng)中使用的場鏡類似地起作用。第二表面208可以包括多個微透鏡304，設(shè)置為蠅眼透鏡陣列，配置用于將光210分為與微透鏡304的個數(shù)相對應(yīng)的多個子束212。(經(jīng)由第一表面206的彎曲)將子束212疊加到PV電池204上。通常，每一個微透鏡304是一個小折射透鏡(例如，具有小于約I. 5mm的直徑)，使得每一個微透鏡304的直徑小于會聚透鏡202的直徑。每一個微透鏡304的凸面可以是球面或非球面的。在美國專利No. 6，741，394中描述了微透鏡的示例，其合并在此作為參考。
微透鏡304配置用于提供光的均勻化?？梢詫⒆邮?12 (通過第一表面206)聚焦到第二表面208和PV電池204之間的位置(即在PV電池204前面)，使得可以將來自子束212的反轉(zhuǎn)圖像疊加到PV電池204上。因為將每一個子束212聚焦到PV電池204的前面，每一個子束212發(fā)散，從而在PV電池204的表面上產(chǎn)生擴(kuò)展的區(qū)域，而不是聚焦光斑?？梢詫⒆邮?12在PV電池204上近似相同的位置處疊加，以產(chǎn)生預(yù)定大小的均勻化輻射，使得(PV電池204上的)整個圖像變成平均并且均勻化的照射(即均勻的強(qiáng)度分布)。第一表面206也包括菲涅耳透鏡302。菲涅耳透鏡302是以菲涅耳透鏡高度dQPT配置的折射光學(xué)器件，以抵消來自太陽光譜內(nèi)至少兩個光波長的色散。如下面參考圖5進(jìn)一步所述，確定菲涅耳透鏡高度以使得太陽光譜內(nèi)至少兩個不同光波長的衍射效率最大化。因此，可以選擇菲涅耳透鏡高度Clm以在較寬范圍的太陽光譜上補(bǔ)償色散。因為第一表面206包括彎曲，第一表面206 (和微透鏡304)用作折射透鏡，并且可以包括正色散。相反，菲涅耳透鏡302 (衍射光學(xué)器件)包括負(fù)色散。利用菲涅耳透鏡302的少量光學(xué)相位可以補(bǔ)償來自(彎曲的)第一表面206以及(第二表面208上的)微透鏡 304的任意球面表面的正色散。可以基于光柵方程來解釋衍射光學(xué)器件的色散psin(0) = m A(I)其中p、0、m和X分別代表光柵周期、衍射角度、衍射級和波長。如方程(I)所示，衍射角度e與波長\近似成正比。衍射角度和波長之間的這種線性關(guān)系可以產(chǎn)生較大的色散。相反，針對折射透鏡(例如第一表面206)的折射角度由斯涅耳定律確定。波長與折射角度的相關(guān)性由透鏡材料色散(即，折射率作為波長的函數(shù))確定，透鏡材料色散典型地是緩變函數(shù)(slowly varying function)。因此,對于折射透鏡,波長變化可能只產(chǎn)生折射角度的較小差別。因此，利用菲涅耳透鏡302的少量光學(xué)相位可以補(bǔ)償來自折射表面的正色散。然而，選擇菲涅耳透鏡高度屯 以便獲得針對太陽光譜上選定波長的高衍射效率。會聚透鏡202可以由具有折射率(n)的透明材料構(gòu)成。這里所使用的詞語“透明”意思是在太陽輻射光譜內(nèi)的波長處基本上光學(xué)透射。會聚透鏡202可以由任意合適的透明材料構(gòu)成，例如石英、BK7、藍(lán)寶石和其他光學(xué)級玻璃(optical grade glass)以及諸如丙烯酸和聚碳酸酯之類的透明塑料材料。例如，在耐久性方面，(ZE0N化學(xué)制造的)ZI_:0\l_:X 是一種適用于紫外(UV)和紫外-藍(lán)光波長的塑料材料會聚透鏡202可以包括任意合適個數(shù)的微透鏡304用于均勻化。根據(jù)示例實(shí)施例，微透鏡304的個數(shù)可以包括每行約10至約100個之間(以形成約IOx 10微透鏡304到約100x100微透鏡304之間的相應(yīng)陣列)。微透鏡304的直徑可以包括用于形成子束212的任意合適直徑。根據(jù)示例實(shí)施例，微透鏡304的直徑范圍可以在約0. 15_至約I. 5_之間。會聚透鏡202的總厚度(即第一表面206和第二表面208之間的厚度)可以包括任意合適的厚度。根據(jù)示例實(shí)施例，會聚透鏡202的厚度可以包括在約Imm至約IOmm之間。第一表面206的彎曲可以包括任意合適的彎曲，以聚焦到PV電池204上。應(yīng)該理解的是，第一表面206的彎曲、菲涅耳透鏡302和微透鏡304可以配置用于考慮入射光210的發(fā)散角和會聚角(典型地約0.3° )。盡管圖2圖示了配置有第一表面206的會聚透鏡202，其中第一表面206定位用于接收光210，但是會聚透鏡202不局限于這種結(jié)構(gòu)。參考圖4，示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例實(shí)施例的會聚PV裝置200’的截面圖。裝置200’與裝置200 (圖2)類似，不同之處在于將會聚透鏡202定位為在第二表面208處接收光210，并且(經(jīng)由微透鏡304)從第一表面206提供子束212。第一表面206可以包括彎曲，使得子束212會聚并且疊加到PV電池204上。接下來參考圖5,示出了形成光學(xué)元件(例如圖2的會聚透鏡202)的示例方法。圖5中所示的步驟表示本發(fā)明的示例實(shí)施例。應(yīng)該理解的是，可以按照與所示不同的順序執(zhí)行某些步驟。在步驟500，選擇太陽光譜內(nèi)的至少兩個光波長。例如，可以基于太陽輻射的大氣吸收(即如圖I所示)和/或能夠由PV電池204 (圖2)吸收并轉(zhuǎn)換為電能的光波長段(或者多個波長段)，來確定選定的波長。例如，如果PV電池204 (圖2)是三結(jié)PV電池，可以選擇三個波長(例如，0. 5 ii m、0. 8 ii m和I. 3 ii m)，與三結(jié)PV電池吸收的波長段相對應(yīng)。
在步驟502-506，確定針對所選擇的波長而最大化的衍射效率對于單獨(dú)的波長，當(dāng)相位延遲(phase retardation) ( )是2 n時(即最大相位延遲)，可以使得衍射效率最大化。針對非優(yōu)化菲涅耳透鏡高度(d)和波長\處第m級衍射的相位延遲0如下給出(PWa) = ^~
n A(z)相位延遲小表示展開的相位延遲。褶合的相位延遲(cK)(即折疊到2 的范圍內(nèi))由下式給出￠,, (A 義)=modf 2 瓜- 又))，27t\
K 所又J(3)其中mod(*)表示模數(shù)(即提取余數(shù)的函數(shù))。參考圖6，示出了針對波長602、604和606的相位延遲(以弧度為單位)相對于非優(yōu)化菲涅耳透鏡高度d變化的示例。在該示例中，菲涅耳透鏡由ZE0NEX 構(gòu)成，并且波長602,604和606分別表示選定的波長0. 5 y m、0. 8 y m和I. 3 y m。通常，當(dāng)相位延遲小(或者^f)是2 的整數(shù)倍時(等式(2))(或者在等式(3)中是0或2^1時)，傳統(tǒng)菲涅耳透鏡的衍射效率得以最大化。如圖6所示，對于單獨(dú)的波長(例如波長602)，存在提供最大衍射效率的多個非優(yōu)化菲涅耳透鏡高度d。然而，使針對波長602的衍射效率最大化的非優(yōu)化菲涅耳透鏡高度不同于使針對波長604和606中每一個的衍射效率最大化的非優(yōu)化菲涅耳透鏡高度。因此，針對波長602、604、606之一選擇非優(yōu)化菲涅耳透鏡高度不能提供針對所有選定波長602、604、606的最大衍射效率。再參考圖5，在步驟502時，在菲涅耳透鏡高度范圍上，針對每一個選定的波長，確定與最大相位延遲的偏差。在步驟504，針對所有選定的波長，確定所述偏差(步驟502)的平方誤差(square error)之和。這里稱為平方誤差(SE)函數(shù)的平方誤差之和如下給出SI'(J)=工(min(￠..{d A1 \ Ik-￠,,(t/, A1 )))'
!=1(4)其中，N表示選定波長的個數(shù)，以及函數(shù)MIN(A，B)表示為
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)兀件，包括 透明材料，所述透明材料包括第一表面和與所述第一表面相對的第二表面，所述第一表面具有菲涅耳透鏡，所述第二表面具有與所述菲涅耳透鏡相對應(yīng)的多個微透鏡； 所述第一表面和所述第二表面之一配置用于接收光，所述光學(xué)元件配置為使得通過光學(xué)元件的光經(jīng)由所述多個微透鏡而被分離為多個子束；以及 所述菲涅耳透鏡具有高度，其中在所述菲涅耳透鏡的高度下，使得通過光學(xué)元件的光的至少兩個不同波長的衍射效率最大化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)元件，其中所述菲涅耳透鏡的高度配置為針對所述至少兩個不同波長同時使得與最大相位延遲的偏差的誤差最小化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)元件，其中所述菲涅耳透鏡配置為補(bǔ)償所述第一表面或所述第二表面的至少一個導(dǎo)致的色散。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)元件，其中所述光包括太陽輻射。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)元件，其中所述菲涅耳透鏡包括多個菲涅耳透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)元件，其中所述第一表面包括折射表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)元件，其中所述折射表面配置用于在預(yù)定的位置處疊加所述多個子束。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件，其中所述多個微透鏡配置為在所述預(yù)定的位置處產(chǎn)生均勻的光分布。
9.一種會聚光伏PV裝置，包括 至少一個會聚透鏡，所述會聚透鏡配置用于接收光、并且將通過相應(yīng)會聚透鏡的光分離為多個子束，每一個會聚透鏡包括 第一表面和與所述第一表面相對的第二表面，所述第一表面具有菲涅耳透鏡，所述第二表面具有多個微透鏡； 所述菲涅耳透鏡具有高度，其中在所述菲涅耳透鏡的高度下，使得通過所述會聚透鏡的光的至少兩個不同波長的衍射效率最大化；以及 與所述至少一個會聚透鏡相對應(yīng)的至少一個PV電池,所述至少一個PV電池配置用于接收相應(yīng)的多個子束。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的會聚PV裝置，其中對于每一個會聚透鏡，所述菲涅耳透鏡的高度配置為針對所述至少兩個不同波長同時使得與最大相位延遲的偏差的誤差最小化。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的會聚PV裝置，其中對于每一個會聚透鏡，所述至少兩個不同的波長與相應(yīng)PV電池的一個或多個波長吸收段相對應(yīng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的會聚PV裝置，其中每一個會聚透鏡配置為經(jīng)由所述第一表面接收光。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的會聚PV裝置，其中每一個會聚透鏡配置為經(jīng)由所述第二表面接收光。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的會聚PV裝置，其中所述至少一個會聚透鏡包括多個會聚透鏡，并且所述至少一個PV電池包括多個PV電池。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的會聚PV裝置，其中對于每一個會聚透鏡，所述菲涅耳透鏡配置用于補(bǔ)償由所述第一表面或所述第二表面的至少一個導(dǎo)致的色散。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的會聚PV裝置，其中對于每一個會聚透鏡，所述第一表面配置用于將相應(yīng)的多個子束疊加到相應(yīng)的PV電池上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的會聚PV裝置，其中對于每一個會聚透鏡，所述第一表面配置用于將相應(yīng)的多個子束聚焦到所述會聚透鏡和所述相應(yīng)的PV電池之間的位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的會聚PV裝置，其中對于每一個會聚透鏡，所述多個微透鏡配置用于在相應(yīng)的PV電池上產(chǎn)生疊加的多個子束的均勻分布。
19.一種形成光學(xué)元件的方法，所述方法包括 在波長段內(nèi)選擇至少兩個不同的波長； 確定菲涅耳透鏡高度以使得選定的不同波長的衍射效率最大化；以及 在透明材料的表面上形成具有所述菲涅耳透鏡高度的至少一個菲涅耳透鏡。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，確定所述菲涅耳透鏡高度包括 針對每一個選定的波長，確定與最大相位延遲的偏差； 針對所有選定波長，使得偏差的誤差最小化；以及 從最小化的誤差中選擇最小值作為所述菲涅耳透鏡高度。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中確定所述菲涅耳透鏡高度包括 對平方誤差函數(shù)SE建模，所述平方誤差函數(shù)表示針對所有選定波長與最大相位延遲的偏差的平方誤差之和，所述平方誤差函數(shù)SE是 S/(d) = Yd(min(￠,.(t/, A1), 2π-φ,.·(c/, A1)))" 仁I 其中λ i表示選定波長之一，d表示非優(yōu)化的菲涅耳透鏡高度，N表示選定波長的總數(shù)，min表示最小值，以及ΦΡ表示相應(yīng)選定波長的相位延遲； 向所述平方誤差SE函數(shù)應(yīng)用所有選定的波長以產(chǎn)生至少一個最小值；以及 從所述至少一個最小值中選擇所述菲涅耳透鏡高度。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括 在所述透明材料的與包括菲涅耳透鏡的表面相對的另一個表面上形成針對每一個菲涅耳透鏡的多個微透鏡。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括 針對每一個菲涅耳透鏡，將所述表面形成為折射表面。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中選擇所述至少兩個不同波長以與光伏PV電池的一個或多個波長吸收段相對應(yīng)。
全文摘要
提出了光學(xué)元件、會聚光伏裝置和形成光學(xué)元件的方法。光學(xué)元件包括透明材料，包括第一表面和與第一表面相對的第二表面。第一表面具有菲涅耳透鏡，第二表面具有與菲涅耳透鏡相對應(yīng)的多個微透鏡。第一表面和第二表面之一配置用于接收光。光學(xué)元件配置為使得通過光學(xué)元件的光經(jīng)由多個微透鏡而被分離為多個子束。菲涅耳透鏡具有高度，其中在菲涅耳透鏡的高度下，使得通過光學(xué)元件的光的至少兩個不同波長的衍射效率最大化。
文檔編號G02B5/18GK102770788SQ201180008131
公開日2012年11月7日 申請日期2011年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者水山洋右 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社