８７

　 科技创新导报　 Sc i e n c e   a n d   Te c h n ol og y  In n ova t i on   He ra ld

工　程　技　术

２０１１　　ＮＯ．１６

S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y  I n n o v a t io n   H e r a l d

科技创新导报

换 效 率 。抗 反 射 图 层 材 料,电 池 涂 上 了 抗 反
射 涂 层 ,或 者 蚀 刻 电 池 的 表 面 以 增 加 光 子
吸 收 也 能 提 高 电 池 组 件 的 转 换 效 率 。

在 未 来 较 长 时 间 内 ,多 种 类 型 的 太 阳

能 电 池 将 会 得 到 同 步 发 展 。但 是 高 能 耗 高
成本的太阳能电池可能会从技术上得到改
进 ,否 则 将 会 逐 渐 被 其 他 类 型 的 电 池 所 取
代 。我 们 也 非 常 乐 意 看 到 叠 层 薄 膜 太 阳 能
电 池 得 到 飞 速 的 发 展 ,并 投 入 大 规 模 使 用 ,
减 轻 目 前 所 面 临 的 能 源 压 力 。

３　结语

到 2015年,新能源市场会呈现非常多样

的 发 展 。未 来 的 能 源 市 场 分 别 为 水 利 发 电

360亿美元 、风力发电241亿美元 、太阳热能
142亿美元、地热能45亿美元、生物质能42.4
亿美元,而太阳能光电将达到461亿美元。太
阳能发电将是今后一段时间的主要新能源。

从 太 阳 能 电 池 的 发 展 历 史 看 ,其 中 的

关 键 技 术 还 是 要 提 高 光 电 转 换 效 率 ,降 低
生 产 成 本,降 低 能 耗 。只 有 做 到 这 些 才 能 使
太 阳 能 电 池 发 电 推 广 普 及 。我 们 也 相 信 在
全世界对能源的需求与对太阳能电池的研
发 力 度 不 断 加 大 的 情 况 下 ,太 阳 能 电 池 将
在 新 能 源 中 具 有 越 来 越 重 要 的 地 位 。薄 膜
太阳能电池特别是叠层结构的薄膜太阳能
电 池 将 逐 渐 取 代 晶 体 硅 太 阳 能 电 池 ,走 向
主 流 。

参考文献

[1] 李 文 鹏 .世 界 高 科 技 前 沿 .北 京 :北 京 大

学 出 版 社 ,1999.

[2] M a r t i n  

A . G r e e n 1 , K e i t h  

E m e r y ,

Yoshihiro  Hishikawa,Wilhelm  Warta.

Solar  cell  efficiency  tables  (version  37).
Progress  in  Photovoltaics:Research  and

Applications  2011;1:84～ 92.

[3]   Zhao  J,Wang  A,Green  MA,Ferrazza

F.Novel  19.8%  efficient“ honeycomb”

textur ed  multicr ystalline  and  24.4%

monocr ystalline  silicon  solar   cells.
Applied  Physics  Letters  1998;73:1991～

1 9 9 3 .

[4] S c h u lt z   O , G lu n z   S W, Wi llek e   GP .

Multicrystalline  silicon  solar  cells  ex-

ceeding  20%   ef f iciency.P r ogr ess  in

P hotovoltaics:Research  and  Applica-
tions  2004;12:553～ 558.

[5]  Benagli  S,Borrello  D,Vallat-Sauvain  E,

Meier   J,Kroll  U,H?tzel  J,Spitznagel
J,Steinhauser  J,Castens  L,Djeridane  Y.

High-efficiency  amorphous  silicon  de-

vices  on  LPCVD-ZnO  TCO  prepared
in  industrial  KAI-M  R&D  reactor.  24th

European  P hotovoltaic  Solar  Energy

Conference,Hamburg,September  2009.

[6] h t t p : / / w w w . g r ee n t ec h m ed i a . c o m / a r -

t i c l e s / r e a d / s t e a l t h y -  

a l t a - d e v i c e s -

n ex t - g e n - p v- c h a l le n g i n g - t h e- s t a t u s -
q u o /

[7] Wu  X,  Keane  JC,Dhere  RG,  DeHart

C,Duda  A,Gessert  TA,Asher  S,Levi  DH,
Sheldon  P.16.5%-efficient  CdS/CdTe

polycrystalline  thin-film  solar  cell.Pro-

ceedings  of  the  17th  European  Photo-
voltaic  Solar  Energy  Conference,  Munich,

22～ 26.October,2001,995～ 1000.

[8] Repins  I,Contreras  M,Romero  Y,  Yan

Y,Metzger   W,Li  J,J ohnston  S,Egaas

B,DeHart  C,Scharf   J,McCandless  BE,

Nouf i  R.Character ization  of   19.9%-
ef ficienct  CIGS  absorbers.IEEE  Pho-

tovoltaics  Specialists  Conference  Record,

2 0 0 8; 3 3 .

[9]  Chiba  Y,Islam  A,Kakutani  K,  Komiya

R,Koide  N,Han  L.High  efficiency  dye

sensitized  solar  cells.Technical  Digest,
15th  International  P hotovoltaic  S ci-

enc e  an d  E n gin eer i ng  Conf er en ce,

S han ghai,O ctober ,2005, 665～ 666.

[10] Bailat  J,Fesquet  L,Orhan  J,Djeridane

Y,Wolf   B,Madliger   P ,Steinhauser   J,

B e n a g l i   S , B o r r e l l o   D , C a s t e n s   L ,
Monteduro  G,Marmelo  M,Dehbozorghi

B , V a l l t a t - S a u v a i n   E , M u l t o n e   X ,

Romang  D,Boucher  J ,Meier   J ,Kr oll
U.Recent  developments  of   high-eff i-

ciency  micromorph?  tandem  solar  cells

in  Kai-M  P ECVD  r eactors.25th  E u-
ropean  Photovoltaic  Solar  Energy  Conf.,

Valencia,Sept.2010.

[11]Mitchell  K,Eber spacher   C,E r mer   J ,

P ier   D.S ingle  and  tandem  junction

CuInSe2  cell  and  module  technology.

Conf er ence  Record,20th  IE E E  P ho-
tovoltaic  Specialists  Conf erence.  Las

Vegas,S eptember ,198 8,1384～ 1389.

[12]h t t p : / / w w w . h e l i a t e k . c o m .

组 件 4是 光 学 积 分 棒 ,接 受 来 自 输 入 端

聚 光 镜 2的 光 线 ,光 线 进 入 光 学 积 分 棒 4后
利 用 全 反 射 原 理 ,见 图 3。

当 光 线 由 光 密 介 质 (折 射 率 为 n1)进 入

光疏介质(折射率为n0),例如空气(n0=1)时,
由 于 空 气 折 射 率 低 于 玻 璃 折 射 率 ,在 两 种
介 质 的 分 界 面 上 有 可 能 产 生 全 反 射 现 象 ,
只 要 能 接 受 以 入 射 角 为 u’入 射 光 线 ,就 有
可 能 光 线 不 再 由 玻 璃 射 入 空 气 ,而 全 部 被
反 射 ,产 生 全 反 射 。只 要 光 学 积 分 棒 的 入 射
与出射面与光学积分棒的垂直度及两端面

(输 入 、输 出 ) 平 面 度 控 制 足 够 好 时 ,这 种 全
反 射 现 象 完 全 可 以 实 现 多 次 。由 于 多 次 反
射 像 的 重 叠 ,使 输 出 端 的 出 射 光 线 变 得 很
均 匀 。光 学 积 分 棒 的 长 度L和 口 径D的关系
如 公 式 (1):

'

tan U

D

L

N

=

(1)

式 中 N为 反 射 次 数 ,L为 光 学 积 分 棒 长

度 ,D为 光 学 积 分 棒 口 径 ,u’为 入 射 光 线 的
折 射 角 。

为 达 到 图 象 显 示 元 件 (LCD)表 面 照 度

均 匀 性 不 低 于 90%目 的 ,N至 少 为 5次 ,全 反
射次数越多,光线的均匀性越好。从公式(1)
可 知 ,全 反 射 次 数 N与 光 学 积 分 棒 长 度 L和
它 的 口 径 D有 关 ,N数 增 加 ,会 使 光 学 积 分
棒 长 度 L增加,过长会使光线在光学积分棒

内 路 径 过 长 ,使 光 线 被 介 质 的 吸 收 增 加 ,亮
度 降 低 ,而 且 过 长 的 光 学 积 分 棒 会 造 成 棒
的 加 工 困 难 和 整 个 照 明 装 置 外 型 尺 寸 增
加 ,以 L/D之 比 在 10～ 15为 好 。光 学 积 分 棒
口 径 D与 显 示 元 件 尺 寸 有 关 。tg  u’角 与 入
射 角 u有 关 ,u越 大 全 反 射 次 数 就 多 ,但 它 又
与 入 射 端 面 之 前 的 输 入 端 聚 光 镜 有 关 。

输 入 端 聚 光 镜 由 多 片 透 镜 组 成 ,其 作

用是接受来自从光源发出光线和经椭球反
光 碗 反 射 光 线 ,并 会 聚 于 光 学 积 分 棒 输 入
端 ,可 按 照 光 源 在 椭 球 反 光 碗 第 二 象 点 成
像大小与光学积分棒输入端截面尺寸设计
输 入 端 聚 光 镜 的 焦 距 。从 轴 上 光 线 来 分 析
它 是 对 称 于 光 轴 的 ,但 轴 外 光 线 是 相 对 于
主 光 线 为 对 称 的 ,按 常 规 的 方 法 ,势 必 造 成
轴 外 光 线 被 挡 ,产 生 渐 晕 。所 以 输 入 端 聚 光
镜 应 设 计 成 象 方 远 心 系 统 ,不 存 在 轴 外 光
线 的 拦 光 现 象 。

输 出 端 聚 光 系 统 的 作 用 是 把 光 学 积 分

棒 的 输 出 端 成 像 与 LCD上 ,由 于 输 出 端 的
面 形 是 矩 形 ,选 择 合 理 的 长 宽 比 经 成 像 后
与 LCD长 宽 比 一 致 是 非 常 容 易 的 ,而 且 是
必 须 的,这 样 对 提 高 照 明 亮 度 有 很 大 帮 助 。
既然液晶LCD对接受小角度入射角对提高
图 像 层 次 有 利 ,所 以 输 出 端 聚 光 镜 应 该 设
计成象方远心光路(远心照明)。为实现上述
聚 光 要 求 ,所 以 输 出 端 聚 光 系 统 不 可 能 是
单 片 组 成 。

综 合 数 码 彩 扩 光 学 照 明 装 置 的 要 求 ,

可 见 它 不 是 通 常 的 临 界 照 明 ,而 是 远 心 照
明 系 统 。一 般 的 光 学 设 计 对 聚 光 镜 注 重 于
球 差 校 正 ,这 是 无 可 非 议 的 ,而 数 码 彩 扩 光
学 照 明 装 置 还 要 校 正 轴 外 象 差 ,所 以 整 个
照明装置结构相对于一般聚光系统较为复
杂 。对 于 成 像 物 镜 ,除 了 必 须 的 象 差 校 正
外 ,必 须 与 照 明 系 统 匹 配 ,所 以 它 一 定 是 物
方 远 心 物 镜 。

４　结语

按 照 文 中 提 到 对 数 码 彩 色 扩 印 光 学 照

明 装 置 要 求 ,运 用 上 述 照 明 系 统 ,照 明 均 匀
性在象面处全现场范围内照明均匀性得到
明 显 提 高 ,不 需 要 进 行 灰 板 图 象 处 理 ,亮 度
高 ,缩 短 曝 光 时 间 ,层 次 丰 富 ,扩 印 效 果 更
好 。

参考文献

[1] 张 以 漠 编 著 .应 用 光 学 (修 订 本 ).北 京 机

械 工 业 出 版 社 ,1988年 .

[2] 张 登 臣 , 郁 道 银 编 著 . 实 用 光 学 设 计 方

法 与 现 代 光 学 系 统 .机 械 工 业 出 版 社 ,
19 92 年 .

[3] 袁 旭 沧 著 .光 学 设 计 .北 京 科 学 出 版 社 ,

19 83 年 .

[4] 王 之 江 著 . 实 用 光 学 技 术 手 册 . 北 京 机

械 工 业 出 版 社 ,2007年 .

（上接８５页）