Смешанный фоклин-призменный концентратор

Фоклин-призменный концентратор приведен на рис. 5.20. Задачей разработки такого вида фоклинов является повышение концентрации^[1], происходящее за счет сближения отражающих стенок 2, 3 фоклина 1 от расчетных размеров по формулам (5.4), (5.5). Это становится возможным благодаря расположению призменного концентратора 6, 7 перед поверхностью 4 выхода излучения на СЭ 8, чтобы избежать обратного выхода лучей.

Рис. 5.20. Смешанный фоклин-призменный концентратор (пояснения в тексте) В случае, когда отражающие стенки имеют параболоцилиндрическую конфигурацию, уравнение отражающей поверхности в декартовой системе координат описывается следующим выражением:

где а =——параметр параболы.

2d[l + cos (90−8)].

Величина Дх задает степень сближения отражающих поверхностей фоклина для получения большей концентрации излучения. При этом фокус параболы уходит за пределы поверхности выхода d концентратора, для чего необходимо вводить призму, предотвращающую обратный выход лучей.

Свободная поверхность призмы, имеющей в сечении окружность, описывается уравнением в декартовой системе координат следующим образом:

где (а, Ь) — координаты центра окружности; R — ее радиус.

Условие на прохождение через точку (0,у_о):

Отсюда получаем следующие выражения для параметров R, а, Ъ окружности, принимающей излучение поверхности:

В общем случае угол (3 и высота у₀ подбираются так, чтобы на свободной поверхности призменного концентратора выполнялось полное внутреннее отражение для приходящих на нее лучей.

Характер хода излучения в призме приводит к его потери через ее среднюю часть, когда излучение после отражения от стенки фоклина идет параллельно поверхности выхода и покидает концентратор, отражаясь от противоположной стенки. Необходимо минимизировать высоту у₀, что накладывает ограничения на уровень К. Значения коэффициента допустимых потерь т_доп через среднюю часть призмы в зависимости от угла отклонения излучения 5 от оси концентратора при d = 1 приведены ниже:

Максимальная концентрация в данного типа модулях может достигать более К = 7 ч- 8 при параметрическом угле S = 24°, при средней концентрации 3, в то время как классический фоклин при таком параметрическом угле имеет концентрацию К ~ 2,5.

На рис. 5.21 представлено распределение концентрации на поверхности выхода смешанного фоклин-призменного концентратора при угловых отклонениях.

Рис. 5.21. Распределение облученности по поверхности выхода для смешанного фоклин-призменного концентратора.

• [1] Патент РФ № 2 168 679. Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором/ Д. С. Стребков, Э. В. Тверьянович, С. Н. Кивалов, П. П. Безруких // БИ. 2001. № 16.