CN103441178B - 基于复眼的紧凑式双反射型光伏聚光器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光伏发电技术，旨在提供基于复眼的紧凑式双反射型光伏聚光器。该基于复眼的紧凑式双反射型光伏聚光器包括光伏电池和光学聚光器件，所述光学聚光器件的上表面是自由曲面和折射曲面，下表面是透射平面和反射平面，折射曲面中心与反射平面中心位于同一垂直位置，自由曲面中心与透射平面中心位于同一垂直位置，自由曲面设置在折射曲面的焦点位置；所述光伏电池设置在光学聚光器件的外部，并与透射平面紧靠，光伏电池在自由曲面的焦点位置，透射平面的口径大于光伏电池的口径。本发明提高了光伏电池的光电转换效率以及延长了光伏电池的使用寿命，且采用光学塑料PMMA，易于注塑加工、重量轻，适应于大批量加工，降低了加工成本。

Description

基于复眼的紧凑式双反射型光伏聚光器

技术领域

本发明是关于光伏发电技术，特别涉及基于复眼的紧凑式双反射型光伏聚光器。

背景技术

随着全球经济和人类社会的快速发展，石油、煤等矿物质能量被人类大量地消耗。人类为追求可持续性发展，正积极发展可再生能源技术。在开发可再生新能源领域，太阳以作为可再生能源之一，其资源的储量最为丰富，在近年来引起了世界各国政府和能源专家的日益重视。

传统的光伏聚光系统，通常是采用点聚焦方法，然而点聚焦方法会影响光伏电池的使用寿命以及降低其转换效率，为了使照射到光伏电池表面上的照度光斑均匀，会在光伏聚光系统中增加匀光棱镜，光学聚光器将太阳光会聚到匀光棱镜内，太阳光在匀光棱镜内部进行多次反射，最后均匀地照射到光伏电池上。

然而，现有光伏聚光技术存在诸多缺陷。首先，由于光线需要在匀光棱镜内进行多次反射后才照射到光伏电池上，造成了光能损失较大，其次，光学聚光器与匀光棱镜是双分离器件，会造成整个系统安装误差，此外，增加匀光棱镜势必会增加整个系统的成本。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种光能损失小、机械稳定性高的光伏聚光器。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供基于复眼的紧凑式双反射型光伏聚光器，包括光伏电池和光学聚光器件，所述光学聚光器件的上表面是自由曲面和折射曲面，下表面是透射平面和反射平面，折射曲面中心与反射平面中心位于同一垂直位置，自由曲面中心与透射平面中心位于同一垂直位置，自由曲面设置在折射曲面的焦点位置；所述光伏电池设置在光学聚光器件的外部，并与透射平面紧靠，光伏电池在自由曲面的焦点位置，透射平面的口径大于光伏电池的口径；

所述光学聚光器件各面型的具体设计步骤如下：

步骤A：确定光学聚光器件的口径：根据光学扩展量相等方程E_i＝E_o，E_i为入射到光学聚光器件的光学扩展量，E_o为从光学聚光器件出射的光学扩展量，其中n为光学聚光器件的折射率，D为光学聚光器件的口径，θ_i表示入射光线与光学聚光器件入射界面法线之间的夹角，θ_o表示出射光线与光学聚光器件出射界面法线之间的夹角，d为光伏电池的口径，通过已知d的值，获得光学聚光器件口径D的值；

步骤B：确定自由曲面的面型：在光学聚光器件上建立XOZ直角坐标系，光轴为Z轴，原点O取在光伏电池的中心位置处，F₁为光束经光学聚光器件的折射曲面折射、反射平面反射后在自由曲面上会聚的焦点，B_o为反射平面上的点；根据边缘光线原理，为使所有的光线均匀地照射到光伏电池上，假设从光伏电池C_o，C_e1，C’_e1上出射三条光线，其中C_e1和C’_e1分别位于光伏电池的口径两端的两点，令F₁、B_o点的坐标分别为(F_1x，0，F_1z)和(B_ox，0，B_oz)，则从C_o上出射光线入射到F₁的单位方向矢量以及该光线经自由曲面反射到B_o的单位方向矢量根据折射定律，入射光线的单位矢量I、出射光线的单位方向矢量O以及反射平面在点F₁的单位法矢N这三者关系应满足：

$n_o\×O-n_I\×I={\[n_o^2+n_I^2-2\×n_o\×n_I\×(O\·I)\]}^{1/2}\×N---\left(1\right)$

式中n_o，n_I分别为入射光线以及出射光线所在介质的折射率，n为光学聚光器件的折射率，对于入射光线和出射光线所处介质为光学聚光器件，则n_o＝n_I＝n；由式(1)可进一步简化得到：

O-I＝[2-2×(O·I)]^1/2×N(2)

自由曲面在F₁点沿x轴方向上的切向单位矢量为：

$T_x=\[\frac{1}{\sqrt{1+z_x^2}},0,\frac{z_x}{\sqrt{1+z_x^2}}\]---\left(3\right)$

其中z_x为z关于x的一阶偏导，即为F₁点的斜率，T_x为在F₁点的切向单位矢量，根据式(2)、(3)可求得经过点F₁的直线方程，从而求得反射平面上的离散点；根据反射定律亦可求得从光伏电池上C_e1，C’_e1发出的光线经过F₁点的出射光线单位方向向量O_Be1，O’_Be1；通过上述方法获得自由曲面上的四个焦点坐标，再将这些离散的焦点数据拟合，其自由曲面拟合方程为：

$z=\frac{c\×x^2}{1+\sqrt{I-(1+k)\×c\×x^2}}+A_1\×x+A_2\×x^2+A_3\×x^3+A_4\×x^4---\left(4\right)$

其中，z为矢高，c为顶点曲率半径，k为圆锥系数，x为面型上点到光轴的距离，A₁、A₂、A₃、A₄为多项式的各项系数；

步骤C：确定反射平面的面型：由于光束与z轴平行，根据光线可逆原理，假设经反射平面上B_o点的出射光线单位方向向量为O_Bo＝[0，0，1]，则同样可以根据式(2)、(3)求得反射平面的单位法向矢量N，切向矢量，并最终求得经过B_o反射平面的直线方程；根据步骤B中的自由曲面面型设计，我们已知从电池板上C_e1和C′_e1发出的光线经过F₁点的出射光线单位方向向量O_Be1和O′_Be1，在这里分别用I_Be1和I′_Be1表示，联立反射平面的直线方程以及入射单位方向矢量I_Be1和I′_Be1，便可求得反射平面上的边界点B_e1和B′_e1，以及经过边界点的反射光线单位方向矢量O_Be1，O′_Be1；

步骤D：确定折射曲面的面型：假设有一束光从焦点F₁发出，该光束经反射平面反射，以及自由曲面折射后，所有的光线必将以平行于Z轴的平行光出射到平面波前W，并假设平面波前坐标为W(W_x，0，W_z)，反射平面坐标为B(B_x，0，B_z)，根据等光程原理，即OpticalPathLength，可依次求得折射曲面上的一系列坐标点A(A_x，0，A_z)：

$\begin{array}{c}OPL=\underset{i=1}{\overset{3}{\Σ}}{n}_i{l}_i\\ =\sqrt{{(W_x-A_x)}^2+{(W_z-A_z)}^2}\\ +n\sqrt{{(B_x-A_x)}^2+{(B_z-A_z)}^2}\\ +n\sqrt{{(B_x-F_x)}^2+{(B_z-F_z)}^2}\end{array}---\left(5\right)$

式中n为光学聚光器件的折射率，n_i是为介质的折射率，l_i为光路长度，OPL为光程定值，且光程定值OPL可以由定点W₁，A₁，B₁，F₁代入式(5)求得，并且W_x＝A_x，因此式(5)只有一个未知变量；至此，该光学聚光器件的设计过程基本完成，最后通过各个折射曲面面型的数据点进行曲面拟合，即得到各个曲面的面型。

作为进一步的改进，所述折射曲面包括四个透镜曲面单元，所述透镜曲面单元是指曲率半径在5mm～15mm之间的透镜曲面。

作为进一步的改进，所述反射平面包括四个反射平面单元。

作为进一步的改进，所述光学聚光器件上的反射平面和自由曲面分别镀有银膜，银膜在可见光波段的反射率大于92％。

作为进一步的改进，所述光学聚光器件上的折射曲面和透射平面分别镀有增透膜，增透膜在可见光波段的透过率大于99.5％。

作为进一步的改进，所述光学聚光器件的厚度在4.50mm～14.00mm之间。

作为进一步的改进，所述光学聚光器件是PMMA材质的聚光器件，PMMA材质的折射率和阿贝数分别为：Nd＝1.4917±0.001，Vd＝57.4±0.5。

作为进一步的改进，所述光伏聚光器是线型光伏聚光器或者旋转型光伏聚光器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、将太阳光束通过第一次折射曲面会聚，然后通过两个光学面全反射后均匀地会聚到光伏电池表面的各个位置，减少了到达光伏电池表面的光能损失，并且使得照射到光伏电池表面的光线照度均匀，提高了光伏电池的光电转换效率以及延长了光伏电池的使用寿命，且由于太阳光束经过两次反射使得该聚光器更为紧凑；

2、本发明的光伏聚光器由多个折射曲面构建而成，所有的折射曲面所收聚的光束均会聚于光伏电池上，从而提高了光学聚光率；

3、实现均匀聚光的折射曲面、两个全反射面为设置在光伏聚光器上的一体结构，使得整个系统的组装和调试都较为方便，同时也提高了系统的机械稳定性；

4、本发明的光伏聚光器将折射带能量通过两次反射并均匀照射到同一个区域，有效的消除色散，从而提高了光伏电池的转换效率；

5、本发明的旋转型光伏聚光器可获得较大的接收角±1.3°，这意味着太阳能光伏系数的跟踪精度可以大幅度降低，相应地降低了跟踪成本；

6、本发明的旋转型光伏聚光器几何聚光比C_g＝1333×，相对应减少了光伏电池的面积，节省了光伏电池材料，大幅度降低了整个光伏系统的成本；

7、所述的光伏聚光器材料采用光学塑料PMMA，易于注塑加工、重量轻，适应于大批量加工，降低了加工成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的光学原理图。

图3为本发明中的自由曲面的设计原理图。

图4为本发明中的反射平面的设计原理图。

图5为本发明中的折射曲面的设计原理图。

图6为线型光伏聚光器的立体图。

图7为旋转型光伏聚光器的立体图。

图8为本发明的太阳光线追迹图。

图中的附图标记为：1光学聚光器件；1.1折射曲面；1.2反射平面；1.3自由曲面；1.4透射平面；2光伏电池。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

图1、图2中的基于复眼的紧凑式双反射型光伏聚光器包括光学聚光器件1和光伏电池2。所述光学聚光器件1的上表面是自由曲面1.3和折射曲面1.1，下表面是透射平面1.4和反射平面1.2，折射曲面1.1包括四个透镜曲面单元，透镜曲面单元拟合曲率半径分别为：7.99mm，9.91mm，10.91mm，11.18mm，反射平面1.2包括四个反射平面单元，反射平面1.2的外端点坐标：B₁(8.39，0，-2.45)，B₂(11.94，0，-0.94)，B₃(15.43，0，-3.3)，B₄(19.84，0，-0.71)，B₅(22.58，0，-1.78)，B₆(27.49，0，1.83)，B₇(29.2，0，1.62)，B₈(36.32，0，8)。折射曲面1.1中心与反射平面1.2中心位于同一垂直位置，自由曲面1.3中心与透射平面1.4中心位于同一垂直位置，自由曲面1.3设置在折射曲面1.1的焦点位置。反射平面1.2和自由曲面1.3各镀有银膜，银膜在可见光波段的反射率在92％以上，折射曲面1.1和透射平面1.4各镀有增透膜，增透膜在可见光波段的透过率为在99.5％以上。所述光伏电池2设置在光学聚光器件1的外部，并与透射平面1.4紧靠，光伏电池2在自由曲面1.3的焦点位置，透射平面1.4的口径大于光伏电池2的口径。

在设计前，首先选择光伏电池2尺寸，选用较小的平面光伏电池，圆形，直径d＝2mm，接下来确定光学聚光器件1的材料，为了大批量生产，本设计选用PMMA为材料，其折射率和阿贝数分别为：Nd＝1.4917±0.001，Vd＝57.4±0.5。为了使设计更加简单快捷，设计中采用了光线可逆原理以及边缘光线原理，设计过程中考虑从光伏电池2边缘光线发出的光线。光学聚光器件1的具体设计步骤如下：

步骤A：确定光学聚光器件1的口径：根据光学扩展量相等方程E_i＝E_o，E_i为入射到光学聚光器件1的光学扩展量，E_o为从光学聚光器件1出射的光学扩展量，其中n为光学聚光器件1的折射率，D为光学聚光器件1的口径，θ_i表示入射光线与光学聚光器件1入射界面法线之间的夹角，θ_o表示出射光线与光学聚光器件1出射界面法线之间的夹角，d为光伏电池2的口径，通过已知d的值，获得光伏聚光器口径D的值。所取光伏电池2的口径d＝2mm，一般取θ_i＝90°，θ_o为仿真获得的出射角度，该光学聚光器的出射角度θ_o＝40°，可以求得光学聚光器件1的口径D＝d*sin(θ_o)/sin(θ_i)＝2*sin(40°)/sin(90°)＝74mm。

步骤B：确定自由曲面1.3的面型：如图3所示，在光学聚光器件1上建立XOZ直角坐标系，光轴为Z轴，原点O取在光伏电池2的中心位置处，F₁为光束经光学聚光器件1的折射曲面1.1折射、反射平面1.2反射后在自由曲面1.3上会聚的焦点，B_o为反射平面1.2上的点，根据边缘光线原理，为使所有的光线均匀地照射到光伏电池2上，假设从光伏电池2C_o，C_e1，C’_e1上出射三条光线，其中C_e1和C’_e1分别位于光伏电池2的口径两端的两点，令F₁、B_o点的坐标分别为(F_1x，0，F_1z)和(B_ox，0，B_oz)，则从C_o上出射光线入射到F₁的单位方向矢量以及该光线经自由曲面1.3反射到B_o的单位方向矢量根据折射定律，入射光线的单位矢量I、出射光线的单位方向矢量O以及反射平面1.2在点F₁的单位法矢N这三者关系应满足：

$n_o\×O-n_I\×I={\[n_o^2+n_I^2-2\×n_o\×n_I\×(O\·I)\]}^{1/2}\×N---\left(1\right)$

式中n_o，n_I分别为入射光线以及出射光线所在介质的折射率，n为光学聚光器件1的折射率，对于入射光线和出射光线所处介质为光学聚光器件1，则n_o＝n_I＝n；由式(1)可进一步简化得到：

O-I＝[2-2×(O·I)]^1/2×N(2)

自由曲面1.3在F₁点沿x轴方向上的切向单位矢量为：

$T_x=\[\frac{1}{\sqrt{1+z_x^2}},0,\frac{z_x}{\sqrt{1+z_x^2}}\]---\left(3\right)$

其中z_x为z关于x的一阶偏导，即为F₁点的斜率，T_x为在F₁点的切向单位矢量，根据式(2)、(3)可求得经过点F₁的直线方程，从而求得反射平面1.2上的离散点；根据反射定律亦可求得从光伏电池上C_e1，C’_e1发出的光线经过F₁点的出射光线单位方向向量O_Be1，O’_Be1；所获得自由曲面1.3面型四个焦点的坐标分别为：(2，0，5.8)，(3，0，6.12)，(4，0，6.5)，(4.96，0，6.86)，将该离散点数据拟合，其自由曲面1.3拟合方程为：

$z=\frac{c\×x^2}{1+\sqrt{I-(1+k)\×c\×x^2}}+A_1\×x+A_2\×x^2+A_3\×x^3+A_4\×x^4---\left(4\right)$

式中，z为矢高，c为顶点曲率半径，k为圆锥系数，x为面型上点到光轴的距离，A₁、A₂、A₃、A₄为多项式的各项系数。该自由曲面1.3拟合后，c＝0，k＝0，A₁＝-0.00151，A₂＝0.02582，A₃＝-0.1406，A₄＝0.6476。

步骤C：确定反射平面1.2的面型：如图4所示，由于光束与z轴平行，根据光线可逆原理，假设经反射平面1.2上B_o点的出射光线单位方向向量为O_Bo＝[0，0，1]，则同样可以根据式(2)、(3)求得反射平面1.2的单位法向矢量N，切向矢量，并最终求得经过B_o反射平面1.2的直线方程。根据前面自由曲面1.3面型设计，我们已知从电池板上C_e1和C′_e1发出的光线经过F1点的出射光线单位方向向量O_Be1和O′_Be1，在这里分别用I_Be1和I′_Be1表示，联立反射平面1.2的直线方程以及入射单位方向矢量I_Be1和I′_Be1，便可求得反射平面1.2上的边界点B_e1和B′_e1，以及经过边界点的反射光线单位方向矢量O_Be1，O_Be1。所求得的四个反射平面单元的直线方程分别为：z＝0.4*x-6.2，z＝0.6*x-12.4，z＝0.7*x-18.4，z＝0.9*x-24.5。

步骤D：确定折射曲面1.1的面型：如图5所示，假设有一束光从焦点F₁发出，该光束经反射平面1.2反射，以及自由曲面1.3折射后，所有的光线必将以平行于Z轴的平行光出射到平面波前W，并假设平面波前坐标为W(W_x，0，W_z)，反射平面1.2坐标为B(B_x，0，B_z)，根据等光程原理，即OpticalPathLength，可依次求得折射曲面1.1上的一系列坐标点A(A_x，0，A_z)：

$\begin{array}{c}OPL=\underset{i=1}{\overset{3}{\Σ}}{n}_i{l}_i\\ =\sqrt{{(W_x-A_x)}^2+{(W_z-A_z)}^2}\\ +n\sqrt{{(B_x-A_x)}^2+{(B_z-A_z)}^2}\\ +n\sqrt{{(B_x-F_x)}^2+{(B_z-F_z)}^2}\end{array}---\left(5\right)$

式中n为聚光器材料的折射率，n_i是为介质的折射率，l_i为光路长度，OPL为光程定值，OPL是光程定值，且光程定值OPL可以由定点W₁，A_e1，B_e1，F₁代入式(5)求得，并且W_x＝A_x，因此式(5)只有一个未知变量。至此，该光学聚光器件1的设计过程基本完成，最后将各个曲面面型数据点导入Rhino软件进行曲面拟合。四个折射曲面1.1面型坐标数据点如表1所示。最后，每一个折射曲面1.1的拟合曲率半径分别为：7.99mm，9.91mm，10.91mm，11.18mm。

表1折射曲面面型坐标数据点(单位：mm)

如图6所示为将轮廓曲线相对于Z轴镜像并拉伸得到线型聚光器。对该线型光伏聚光器进行模拟，从模拟结果可知，本发明可使光伏电池表面上得到均匀照射。如图7所示为将轮廓曲线绕光轴坐标轴Z轴旋转一周，得到旋转型光伏聚光器。参照图7，该旋转型聚光器阴影部分的口径为12mm，根据几何聚光比公式其中S_total为光学聚光器口径面积，S_shading为光学聚光器中间阴影部分口径面积，S_cell为光伏电池面积，可以求得几何聚光比C_g＝1333×。

如图8所示为位于远场的太阳光发出的光线经过折射曲面1.1，该折射曲面1.1将太阳光分束并会聚，被折射曲面1.1分束后太阳光经反射平面1.2反射会聚到自由曲面1.3上，即自由曲面1.3为折射曲面1.1的焦点，之后自由曲面1.3又将光束反射并均匀地照射到光伏电池上，该仿真结果与理论相符合。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.基于复眼的紧凑式双反射型光伏聚光器，包括光伏电池和光学聚光器件，其特征在于，所述光学聚光器件的上表面是自由曲面和折射曲面，下表面是透射平面和反射平面，折射曲面中心与反射平面中心位于同一垂直位置，自由曲面中心与透射平面中心位于同一垂直位置，自由曲面设置在折射曲面的焦点位置；所述光伏电池设置在光学聚光器件的外部，并与透射平面紧靠，光伏电池在自由曲面的焦点位置，透射平面的口径大于光伏电池的口径；

所述光学聚光器件各面型的具体设计步骤如下：

步骤A：确定光学聚光器件的口径：根据光学扩展量相等方程E_i＝E_o，E_i为入射到光学聚光器件的光学扩展量，E_o为从光学聚光器件出射的光学扩展量，其中n为光学聚光器件的折射率，D为光学聚光器件的口径，θ_i表示入射光线与光学聚光器件入射界面法线之间的夹角，θ_o表示出射光线与光学聚光器件出射界面法线之间的夹角，d为光伏电池的口径，通过已知d的值，获得光学聚光器件口径D的值；

步骤B：确定自由曲面的面型：在光学聚光器件上建立XOZ直角坐标系，光轴为Z轴，原点O取在光伏电池的中心位置处，F₁为光束经光学聚光器件的折射曲面折射、反射平面反射后在自由曲面上会聚的焦点，B_o为反射平面上的点；根据边缘光线原理，为使所有的光线均匀地照射到光伏电池上，假设从光伏电池C_o，C_e1，C’_e1上出射三条光线，其中C_e1和C’_e1分别位于光伏电池的口径两端的两点，令F₁、B_o点的坐标分别为(F_1x，0，F_1z)和(B_ox，0，B_oz)，则从C_o上出射光线入射到F₁的单位方向矢量以及该光线经自由曲面反射到B_o的单位方向矢量根据折射定律，入射光线的单位矢量I、出射光线的单位方向矢量O以及反射平面在点F₁的单位法矢N这三者关系应满足：

式中n_o，n_I分别为入射光线以及出射光线所在介质的折射率，n为光学聚光器件的折射率，对于入射光线和出射光线所处介质为光学聚光器件，则n_o＝n_I＝n；由式(1)可进一步简化得到：

O-I＝[2-2×(O·I)]^1/2×N(2)

自由曲面在F₁点沿x轴方向上的切向单位矢量为：

$T_x=\[\frac{1}{\sqrt{1+z_x^2}},0,\frac{z_x}{\sqrt{1+z_x^2}}\]---\left(3\right)$

其中z_x为z关于x的一阶偏导，即为F₁点的斜率，T_x为在F₁点的切向单位矢量，根据式(2)、(3)可求得经过点F₁的直线方程，从而求得反射平面上的离散点；根据反射定律亦可求得从光伏电池上C_e1，C’_e1发出的光线经过F1点的出射光线单位方向向量O_Be1，O’_Be1；通过步骤B中的上述方法获得自由曲面上的四个焦点坐标，再将这些离散的焦点数据拟合，其自由曲面拟合方程为：

$z=\frac{c\×x^2}{1+\sqrt{1-(1+k-)\×c\×x^2}}+A_1\×x+A_2\×x^2+A_3\×x^3+A_4\×x^4---\left(4\right)$

其中，z为矢高，c为顶点曲率半径，k为圆锥系数，x为面型上点到光轴的距离，A₁、A₂、A₃、A₄为多项式的各项系数；

步骤C：确定反射平面的面型：由于光束与z轴平行，根据光线可逆原理，假设经反射平面上B_o点的出射光线单位方向向量为O_Bo＝[0，0，1]，则同样可以根据式(2)、(3)求得反射平面的单位法向矢量N，切向矢量，并最终求得经过B_o反射平面的直线方程；根据步骤B中的自由曲面面型设计，已知从电池板上C_e1和C′_e1发出的光线经过F₁点的出射光线单位方向向量O_Be1和O’_Be1，在这里分别用I_Be1和I′_Be1表示，联立反射平面的直线方程以及入射单位方向矢量I_Be1和I′_Be1，便可求得反射平面上的边界点B_e1和B’_e1，以及经过边界点的反射光线单位方向矢量O_Be1，O′_Be1；

步骤D：确定折射曲面的面型：假设有一束光从焦点F₁发出，该光束经反射平面反射，以及自由曲面折射后，所有的光线必将以平行于Z轴的平行光出射到平面波前W，并假设平面波前坐标为W(W_x，0，W_z)，反射平面坐标为B(B_x，0，B_z)，根据等光程原理，即OpticalPathLength，可依次求得折射曲面上的一系列坐标点A(A_x，0，A_z)：

$\begin{array}{c}OPL=\underset{i=1}{\overset{3}{\Σ}}{n}_i{l}_i\\ =\sqrt{{(W_x-A_x)}^2+{(W_z-A_z)}^2}\\ +n\sqrt{{(B_x-A_x)}^2+{(B_z-A_z)}^2}\\ +n\sqrt{{(B_x-F_x)}^2+{(B_z-F_z)}^2}\end{array}---\left(5\right)$

式中n为光学聚光器件的折射率，n_i是为介质的折射率，l_i为光路长度，OPL为光程定值，且光程定值OPL可以由定点W₁，A₁，B₁，F₁代入式(5)求得，并且W_x＝A_x，因此式(5)只有一个未知变量；至此，该光学聚光器件的设计过程基本完成，最后通过各个折射曲面面型的数据点进行曲面拟合，即得到各个曲面的面型；

所述光学聚光器件的厚度在4.50mm～14.00mm之间。

2.根据权利要求1所述的基于复眼的紧凑式双反射型光伏聚光器，其特征在于，所述折射曲面包括四个透镜曲面单元，所述透镜曲面单元是指曲率半径在5mm～15mm之间的透镜曲面。

3.根据权利要求1所述的基于复眼的紧凑式双反射型光伏聚光器，其特征在于，所述反射平面包括四个反射平面单元。

4.根据权利要求1所述的基于复眼的紧凑式双反射型光伏聚光器，其特征在于，所述光学聚光器件上的反射平面和自由曲面分别镀有银膜，银膜在可见光波段的反射率大于92％。

5.根据权利要求1所述的基于复眼的紧凑式双反射型光伏聚光器，其特征在于，所述光学聚光器件上的折射曲面和透射平面分别镀有增透膜，增透膜在可见光波段的透过率大于99.5％。

6.根据权利要求1所述的基于复眼的紧凑式双反射型光伏聚光器，其特征在于，所述光学聚光器件是PMMA材质的聚光器件，PMMA材质的折射率和阿贝数分别为：Nd＝1.4917±0.001，Vd＝57.4±0.5。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的基于复眼的紧凑式双反射型光伏聚光器，其特征在于，所述光伏聚光器是线型光伏聚光器或者旋转型光伏聚光器。