菲涅爾太陽能聚光鏡的最佳化設計

DESIGN OPTIMIZATION of FRESNEL LENS for SOLAR CONCENTRATOR

鍾啟文(Chi-Wen Jung)

指導教授 ： 吳俊瑩

大同大學/工程學院/機械工程學系所/碩士(2009年)

摘要

由於太陽能電池的發電效率一直以來都不高，且價格昂貴，故基於
成本及效率的考量，需要一個集光系統將較多的太陽光能量收集到太陽
能電池內。菲涅爾透鏡在大孔徑的光學系統中能夠發揮非常好的效果，
固經常被使用在太陽能集光器中。
在本研究中的菲涅爾透鏡並非運用傳統設計方法，是整合光學分析
軟體LightTools與基因演算法，設計一個非成像的菲涅爾透鏡。先以數個
測試函數驗證基因演算法(GA)程式架構的正確性與執行效能，接著整合
光學分析軟體LightTools軟體在非成像光學分析，搜尋菲涅爾透鏡最佳的
透鏡幾何參數設定，以達到最大能量效益與減少光損耗的設計目標。

關鍵字

集光最佳化 ； 基因演算法 ； 菲涅爾透鏡 ； 太陽能聚光

並列摘要

Regarding to the low effectiveness of generating electrical power and
the high cost of the solar cell, a concentrator system is needed for generation
of more solar energy by solar cell to increase effectiveness and reduce cost.
Fresnel lens could perform efficiently under large aperture optical system;
therefore Fresnel lens was usually applied to the solar concentrator system.
The genetic algorithm was integrated with the commercial program
LightTool to design a non-imaging Fresnel lens. First several test functions
were applied to verify the genetic algorithm. Then the search for optimal
geometry parameter setting of Fresnel lens was conducted for maximization
of energy effective and reduction of optical loss.

並列關鍵字

optimization ； Fresnel lens ； genetic algorithm ； solar concentrator

參考文獻

[2] U.S. Department of Energy Photovoltaic Program Website.

a Nonimaging Fresnel Lens for Solar Concen-trators,＂ Solar

nonimaging Fresnel lenses,＂ Journal of Optics A: Pure and

Applied Optics 2, pp.112-116 ,2000.

Pierre J. Verlinden, and Richard M. Swanson