通常聚光器的倍率大于几十，其结构可采用反射式或透镜式。反射式有槽形平面聚光器和抛物面聚光器；透镜式则多选用菲涅耳透镜。聚光器的跟踪一般用光电自动跟踪。散热方式可以是气冷或水冷，有的与热水器结合，既获得电能，又得到热水。
用于聚光太阳电池的单体，与普通太阳电池略有不同，因需耐高倍率的太阳辐射，特别是在较高温度下的光电转换性能要得到保证，故在半导体材料选择、电池结构和栅线设计等方面都要进行一些特殊考虑。最理想的制造聚光太阳电池的材料为砷化镓，因为它的禁带宽度和载流子浓度均适合于在强光下工作。其次是单晶硅材料。在电池结构方面，聚光电池的Ｐ-ｎ结构要求较深，普通太阳电池多用平面结构，而聚光太阳电池常采用垂直结构，以减少串联电阻的影响。同时，聚光电池的栅线也较密，典型的聚光电池的栅线约占电池面积的１０％，以适应大电流密度的需要。
未来城市的新能源 --聚光太阳能电池系统
王晶 （北京航空航天大学）
能源是人类面临经济发展和环境维护平衡时需要解决的最根本最重要的问题。经济越发达，生活水平越高，能源需求就越大。能源储存的有限量问题促使人类去开发、寻找、应用新的替代能源。发展外来能源的应用开发技术，克眼能源生产、消费和环境的相互矛盾已经箭在弦上。在世界各国日益重视环境及可持续发展的今天，自然会把目光投向太阳能的开发利用，其技术日新月异，工业生产规模日益扩大，普及和利用日益进展。 太阳能是地球上、外来的清洁无污染且永不耗竭的能源。太阳辐射的能源被地球所吸收的为4000万亿KW，相当于2.5亿万桶石油，约等于地球石油总储存量的四分之一，这些能源可提供地球需要达600亿年之久，可谓"取之不尽，用之不竭"。
由于通常最普遍的而且最方便使用的是电能，所以太阳能电池的利用前途也是无量的。但是目前，太阳能电池在世界范围内，年发电量不过几个兆瓦，为什么太阳能电池在较其它能源有众多优势的情况下，仍不能得到普及呢--主要是因为成本太高。现在市面上一块1平方分米的普通太阳能硅电池能提供1W的输出功率，价格在40元人民币左右。这个成本价格还不能让它得以普及。用太阳能电池供电，每瓦所需的投资由太阳的辐射强度、单位面积太阳能电池的成本以及太阳能电池的转换效率决定。其制作成本方面太高而转化效率又太低导致了电池的单位功率输出成本比常规发电方法要高。太阳辐射是自然供给，通过改进电池制造工艺、采用新技术提高转换效率而降低供电成本的步伐比较缓慢，于是我们另辟蹊径，采取聚光的方法，从而大大降低了电池的单位输出功率成本。
我们来作一个比较，假设太阳辐射为 1KW／平方米，如果用普通太阳能硅电池提供 10W的输出功率，则需要10平方分米，价值400元的电池；现在我们在1平方分米、价值40元的太阳能电池上放置一个面积为15平方分米价值20元的聚光透镜，也可以实现10W功率的输出。各位，在使用透镜将太阳浓缩15倍后照射到太阳能电池上，提供10W功率所需成本由400元降低到60元，经济性可见一斑。
我们借助了中国清华大学金教授的专利成果来实现本系统的聚光要求。这种新型的菲涅尔折射透镜与众不同，它表面刻有特殊沟糟、是一块厚度极薄的塑料片。结构轻巧带来的好处是：在与支架的安装方面，机构轻便会使系统轻便得多。当聚光系统要作自动跟踪时，透镜额外重量所带来的动力损耗就会微不足道。金教授在从事教学的近20年里研制出的这种新型菲涅尔透境，不但光学性能好，其制作成本较国外产品更低廉，该菲涅尔透镜的浓聚效率可达到 80％，有预期的经济优越性，直径 300毫米的透镜，在制作技术未达到纯熟之前即每块售价仅人民币20-30元。并且现有技术已达到可以生产直径1．5米的优质透镜，这便对制作大规模电池矩阵提供了有力支持。等到该项专利得到推广，用于成批生产时，价格将会更低。菲涅尔透镜较普通透镜有一得天独厚的优势，一般的光学镜片在大直径情况下，不但造价很高甚至很难在工艺上得以实现，即使制作出来，在具体的实用维护方面也难得保障，容易碎、质量大以及体积大都导致它无法应用到普通的供电环境。所以，该新型透镜是实现聚光电池系统的一 个技术前提。
让太阳光直射到透镜表面上，经过浓聚后的太阳光具有高能量，从而成倍提高了电池的输出效率。必须指出的是：在聚光情况下工作的太阳能电池，温度会迅速上升，而太阳能电池的一个特性就是：随着温度的上升，其转化效率会逐渐下降。例如：普通太阳能硅电池的输出功率在温度每上升1℃时就会下降0．4％，为了保证电池在正常的温度下工作，必须给电池系统安装散热装置。
据现有的各种资料和实验数据，可以认为：透镜面积小于0．l平方米时，系统只需采取被动散热装置--即加装散热翅。而对于透镜面积远大于0．1平方米的系统，则应采取主动散热装置--我们为此设计了一种重力热管散热器以满足系统要求。
还有一点十分重要，那就是实现系统对太阳的跟踪。由于光学性质，光斑将随太阳的移动而移动。要想使菲涅尔透镜下的太阳能电池接受到浓缩的太阳光斑，以达到最大的收集太阳辐射能量，这样就必须对太阳进行跟踪，即调节系统角度使太阳光能垂直照射到的聚光镜表面。这方面前人已有多种解决方案，如钟表系统，光电系统等。 我们首先介绍采用钟表的发条装置机理去操纵太阳能电池系统的跟踪聚光器。因为这是一种较便宜，也较易实现的跟踪装置。
太阳的平均角速度为15度／小时，钟表的角速度是30度／小时。我们通过齿轮传动调节钟表的角速度，使它减小为原来的一半。这样，系统随太阳转动平面上的这个自由度就通过发条装置控制，而聚光系统与太阳的角速度相同，实现水平面上对太阳的同步跟踪。聚光系统对太阳的俯仰角跟踪比较容易，根据各地实际地理特性，只需要对系统的俯仰倾角作季节性调整。
当聚光太阳能电池以电池阵的形式应用时，将会带来的更大的经济效益。原来需要的散热装置可用有效的集热装置代替，从而可获得电能，热能双重的效益。从技术角度上来说，聚光太阳能电池突破了普通太阳能电池高成本的制约因素，为太阳能以及太阳能电池的普及开辟了一条新的道路。
北京市参加申办2008年奥运会，提出了"可持续发展"的计划。要改变首都的环境，要北京健康高速地发展下去，使用清洁能源便显得尤为重要。这不仅是有利于缓解能源短缺的问题，也是社会文明发展的一个标志。试想在西单的广场上修建这样一套装置来为喷泉供能，将又为首都增添一道亮丽的风景线。
同时在中国政府加大开发中西部的历史时刻，能源基础建设存在很多难以预计的困难，而我国的塔里木盆地、内蒙和青藏高原的太阳辐射量都大于1740千瓦／平方米，年日照小时数大于3300，在这样有广阔空间的地区使用太阳能电池十分理想。高效聚光太阳能电池系统在继承了普通太阳能电池便携、清洁无污染的优点的同时降低了系统成本，适用于需要电源又难以搭建大规模水力火力站的地区，还可以配合一些需供电的仪器连接组装成太阳能供电的设备，在野外作业和山区等一些供电不便的地方实现现代化设备的使用，可以为我国的中西部开发贡献力量。
摘自《面向2049年北京的城市发展》