A calculation of parameters and computer modeling of transforming lenses for silicon photo converters
An algorithm has been developed for calculating the parameters of plane-focusing optics intended for usage in concentrator modules for photovoltaic systems in solar energetics. The optics is specially adapted for modules based on crystalline silicon with certain sizes of a single photosensitive cell...
Saved in:
| Date: | 2025 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
2025
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/354565 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Data Recording, Storage & Processing |
Institution
Data Recording, Storage & Processing| _version_ | 1862315021759938560 |
|---|---|
| author | Антонов, Є. Є. Зенін, В. М. Манько, Д. Ю. |
| author_facet | Антонов, Є. Є. Зенін, В. М. Манько, Д. Ю. |
| author_sort | Антонов, Є. Є. |
| baseUrl_str | http://drsp.ipri.kiev.ua/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-04-12T15:36:33Z |
| description | An algorithm has been developed for calculating the parameters of plane-focusing optics intended for usage in concentrator modules for photovoltaic systems in solar energetics. The optics is specially adapted for modules based on crystalline silicon with certain sizes of a single photosensitive cell. The set of calculations of the geometric parameters of such optics was performed. Based on the calculations, test samples of «solar» lenses were formed using the diamond blade micro-cutting technique, and stamp matrices were also manufactured for replicating the lenses. A feature of focusing structures created by the diamond cutting technique is a discrete change in the refractive angles of micro-prismatic zones, resulting in the discreteness of the images formed in the focus. This is a main difference from Fresnel focusing optics with aspherical convex circular surfaces, when the angles of refraction change continuously. In the manufacture of such new devices by the diamond cutting method it is possible to obtain almost mirror working surfaces of a high optical quality. However, the size of such conical refracting zones should not be too large to reduce the discreteness of the formed images, so the new specified focusing microprisms are made from several totally identical prismatic elements. Methods for computer modeling of geometric parameters of lenses, as well as reproduction of the path of refracted rays, have been modernized. The obtained modeling results allowed optimizing the parameters of transforming optics and creating flat-focusing lenses, most suitable for use in solar modules. Test samples of the created lenses were examined using the laser diagnostics method. The results of the studies have confirmed the correspondence of the obtained parameters of actually manufactured lenses to the calculated data and the results of computer modeling. Fig.: 17. Refs: 17 titles. |
| doi_str_mv | 10.35681/1560-9189.2025.27.3.354565 |
| first_indexed | 2026-04-13T01:00:05Z |
| format | Article |
| id | drspiprikievua-article-354565 |
| institution | Data Recording, Storage & Processing |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-04-13T01:00:05Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Інститут проблем реєстрації інформації НАН України |
| record_format | ojs |
| spelling | drspiprikievua-article-3545652026-04-12T15:36:33Z A calculation of parameters and computer modeling of transforming lenses for silicon photo converters Розрахунок параметрів і комп’ютерне моделювання трансформуючих лінз для кремнієвих фотоперетворювачів Антонов, Є. Є. Зенін, В. М. Манько, Д. Ю. геометричні параметри лінз, кільцеві фокусуючі струк-тури, комп'ютерне моделювання параметрів, мікропризмові лінзи geometric parameters of lenses, ring focusing structures, computer modeling of parameters, microprism lenses An algorithm has been developed for calculating the parameters of plane-focusing optics intended for usage in concentrator modules for photovoltaic systems in solar energetics. The optics is specially adapted for modules based on crystalline silicon with certain sizes of a single photosensitive cell. The set of calculations of the geometric parameters of such optics was performed. Based on the calculations, test samples of «solar» lenses were formed using the diamond blade micro-cutting technique, and stamp matrices were also manufactured for replicating the lenses. A feature of focusing structures created by the diamond cutting technique is a discrete change in the refractive angles of micro-prismatic zones, resulting in the discreteness of the images formed in the focus. This is a main difference from Fresnel focusing optics with aspherical convex circular surfaces, when the angles of refraction change continuously. In the manufacture of such new devices by the diamond cutting method it is possible to obtain almost mirror working surfaces of a high optical quality. However, the size of such conical refracting zones should not be too large to reduce the discreteness of the formed images, so the new specified focusing microprisms are made from several totally identical prismatic elements. Methods for computer modeling of geometric parameters of lenses, as well as reproduction of the path of refracted rays, have been modernized. The obtained modeling results allowed optimizing the parameters of transforming optics and creating flat-focusing lenses, most suitable for use in solar modules. Test samples of the created lenses were examined using the laser diagnostics method. The results of the studies have confirmed the correspondence of the obtained parameters of actually manufactured lenses to the calculated data and the results of computer modeling. Fig.: 17. Refs: 17 titles. Розроблено алгоритм розрахунків параметрів плоско-фокусувальної оптики, призначеної для використання в концентраторних модулях фотоелектричних систем сонячної енергетики. Оптику спеціально адаптовано для модулів на основі кристалічного кремнію з певними розмірами одиничної фоточутливої комірки. Виконано комплекс розрахунків геометричних параметрів такої оптики. Методом алмазного лезового мікроточіння на основі розрахунків сформовано тестові зразки «сонячних» лінз, а також виготовлено штамп-матриці для тиражування лінз. Модернізовано методи комп’ютерного моделювання геометричних параметрів лінз, а також відтворення ходу заломлених променів. Результати моделювання дозволили оптимізувати параметри трансформуючої оптики та створити плоско-фокусувальні лінзи, найбільш придатні для використання в сонячних модулях. Методом лазерної діагностики досліджено тестові зразки створених лінз. Результати досліджень підтвердили відповідність отриманих параметрів реально виготовлених лінз розрахунковим даним і результатам комп’ютерного моделювання. Інститут проблем реєстрації інформації НАН України 2025-12-23 Article Article application/pdf https://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/354565 10.35681/1560-9189.2025.27.3.354565 Data Recording, Storage & Processing; Vol. 27 No. 3 (2025); 11-26 Регистрация, хранение и обработка данных; Том 27 № 3 (2025); 11-26 Реєстрація, зберігання і обробка даних; Том 27 № 3 (2025); 11-26 1560-9189 uk https://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/354565/343178 Авторське право (c) 2025 Реєстрація, зберігання і обробка даних |
| spellingShingle | geometric parameters of lenses ring focusing structures computer modeling of parameters microprism lenses Антонов, Є. Є. Зенін, В. М. Манько, Д. Ю. A calculation of parameters and computer modeling of transforming lenses for silicon photo converters |
| title | A calculation of parameters and computer modeling of transforming lenses for silicon photo converters |
| title_alt | Розрахунок параметрів і комп’ютерне моделювання трансформуючих лінз для кремнієвих фотоперетворювачів |
| title_full | A calculation of parameters and computer modeling of transforming lenses for silicon photo converters |
| title_fullStr | A calculation of parameters and computer modeling of transforming lenses for silicon photo converters |
| title_full_unstemmed | A calculation of parameters and computer modeling of transforming lenses for silicon photo converters |
| title_short | A calculation of parameters and computer modeling of transforming lenses for silicon photo converters |
| title_sort | calculation of parameters and computer modeling of transforming lenses for silicon photo converters |
| topic | geometric parameters of lenses ring focusing structures computer modeling of parameters microprism lenses |
| topic_facet | геометричні параметри лінз кільцеві фокусуючі струк-тури комп'ютерне моделювання параметрів мікропризмові лінзи geometric parameters of lenses ring focusing structures computer modeling of parameters microprism lenses |
| url | https://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/354565 |
| work_keys_str_mv | AT antonovêê acalculationofparametersandcomputermodelingoftransforminglensesforsiliconphotoconverters AT zenínvm acalculationofparametersandcomputermodelingoftransforminglensesforsiliconphotoconverters AT manʹkodû acalculationofparametersandcomputermodelingoftransforminglensesforsiliconphotoconverters AT antonovêê rozrahunokparametrívíkompûternemodelûvannâtransformuûčihlínzdlâkremníêvihfotoperetvorûvačív AT zenínvm rozrahunokparametrívíkompûternemodelûvannâtransformuûčihlínzdlâkremníêvihfotoperetvorûvačív AT manʹkodû rozrahunokparametrívíkompûternemodelûvannâtransformuûčihlínzdlâkremníêvihfotoperetvorûvačív AT antonovêê calculationofparametersandcomputermodelingoftransforminglensesforsiliconphotoconverters AT zenínvm calculationofparametersandcomputermodelingoftransforminglensesforsiliconphotoconverters AT manʹkodû calculationofparametersandcomputermodelingoftransforminglensesforsiliconphotoconverters |