"■ 张来明 谢冀江 潘其坤,2 阮鹏,2 谭改娟,2

"(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室；"2.中国科学院研究生院)

一 引言

化石能源储量的有限性及分布的不均匀性是发展可再生能源的主要因素之一。人们对能源供应安全及全球气候异常变化的担忧，推动了世界范围内可再生能源技术和产业的迅速发展，以太阳能为代表的可再生能源已成为实现能源多样化、应对全球气候变化和实现可持续发展的重要替代能源。地球表面接收到的总太阳能辐射量巨大，但辐射能流密度却很低，在阳光直射时，地表最大太阳能接收量为1mW/mm2[1]。为了有效利用太阳能，必须增大接收光能的面积。目前已成熟的方案是采用巨大的太阳电池帆板，如神州五号载人航天飞船的太阳电池帆板的有效面积达32m2，如此巨大的面积，将消耗大量的Ge、GaInP、GaInAs等昂贵的太阳电池材料，增大了利用太阳能的成本，不利于太阳能产业的发展。高倍聚光镜运用价格便宜的玻璃、普通金属等材料部分代替了昂贵、稀少的Ge、GaInP、GaInAs等材料，将利用太阳能的成本压力成功的转移到了光学设计上[2]。因此，研制高倍太阳能聚光镜成为国内外的热点课题。纵观太阳能聚光镜发展进程，比较有代表性的聚光器件有菲涅尔聚光镜、组合抛物面聚光镜、折射式聚光镜等，它们普遍存在聚光比较低、光学效率低、结构笨重等问题[3,4]。

本文提出基于卡塞格林结构的高倍太阳能聚光镜的设计，并运用ZEMAX软件进行模拟，模拟结果证明基于卡塞格林结构的高倍聚光镜具有实际的应用前景。……