非成像光学领域内的能够达到辐射传递热力学极限的聚光器已被广泛关注［5］。然而事实证明，可替代纯成像方案的一种方法能实现比目前最实用的非成像设计还要高的光通量水平［6］。两反光面的轮廓经过特殊加工可以消除一阶几何像差，采用此轮廓面可以消除球差和彗差(等光程)。到目前为止，消球差透镜对辐射汇聚的作用研究仍未开展［6，7］。
消球差透镜应满足:①超紧凑;②高收集效率下的最大聚光比;③接收器和镜片之间大小相当的间距;④朝向向上的接收器;⑤可忽略的像差。此外，消球差镜面轮廓偶然出现的解析解简化了大范围的高性能光学设计的分析［6］。许多非成像设计并不紧凑，也不能在接收器处容许大间距，除非以大量损失效率或者聚光比为代价［5］。常见的抛物线形和卡塞格伦形设计能满足上述要求中的一部分(并非全部)。例如，长焦距系统展示出较小的像差，却需要较大的长径比，且只能产生较低的光通量。而卡塞格伦系统虽然能实现紧凑性和高通量，但会产生过多的遮挡。
图6.2描述了将数值孔径为NA1的均匀辐照度汇聚到出口孔径为NA2的平坦单面接收器上的等光程设计方案。NA1考虑了系统光学误差的实际太阳大小的卷积。光通量的热力学极限聚光比为［5］
因此，最小接收器直径为
式中D是入口直径。较大的接收器直径可以提高收集效率，但会降低平均聚光比。下文将讨论权衡聚光比和收集效率之间大小关系的基本原则。
公式(6.1)中极限聚光比的理论有两种解释。在固定的光学公差下(也就是对给定的NA1而言)，存在一个可能达到的最大光通量。或者说，对于一定的光通量，式(6.1)给出了最宽的光学公差。对于通过放宽光学要求、降低机械精度来降低成本的聚光光伏领域，第二种解释更合理。
校正球差和彗差应满足两个条件:①费马等光程原理;②阿贝正弦条件，分别表示为［6］:
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
