Handbook of Photovoltaic Science and Engineering

11.2 BASIC TYPES OF CONCENTRATORS
Concentrators may be divided into different classes, depending on the optical means used
to concentrate the light, the number of axes about which they move to track the sun,
the mechanical mechanism that effects the tracking, and so forth. The major types are
discussed below to acquaint the reader with the terminology. Detailed analysis of the
operation of these devices can be found in Section 11.4.
11.2.1 Types of Optics
Most concentrators use either refractive lenses or reflective dishes and troughs. Lenses
of any size over 5 cm in diameter will be too thick and costly to be practical; therefore,
Fresnel lenses are usually chosen. A Fresnel lens may be thought of as a standard plano-
convex lens that has been collapsed at a number of locations into a thinner profile. The
facets may be either flat, if they are small and numerous enough, or actual sections of a
curved lens surface. Fresnel lenses may be made either point-focus, in which case they

---

BASIC TYPES OF CONCENTRATORS
453
have circular symmetry about their axis, or linear focus, in which the lens has a constant
cross section along a transverse axis. Such lenses focus the light into a line. Point-focus
lenses usually use one cell behind each lens, whereas line-focus lenses have a linear
array of cells. A particularly successful linear configuration is the domed Fresnel lens. As
will be seen in the section on concentrator optics, this minimizes the image dispersion
coming from chromatic aberration and flexural distortion. It also provides the lens with
greater rigidity. Domed point-focus lenses have also been developed. These variations are
illustrated in Figure 11.1.
The material of choice for the lens is usually Acrylic plastic (polymethyl methacry-
late or PMM), which molds well and has shown good weatherability. Nevertheless, there
remain some long-term durability concerns for PMMA, and so attempts to make the lens
from glass, or to mold the lens material to the underside of a glass substrate, have been
made. So far, these ideas have remained in the laboratory.
Lens
Typical light ray
Cell
Lens
Cell
Cell string
Cell string