"以下を具備する光学素子:フレネルレンズを有する第1面および前記第1面に対向する第2面を含む透明な材料、ここで、前記第2面は、前記フレネルレンズに対応する複数のマイクロレンズを有し、前記第1面および前記第2面の一方は、光を受光するように構成されており、ここで、前記光学素子を透過する光が前記複数のマイクロレンズを介して複数のビームレットに分けられるように前記光学素子が構成されており、前記フレネルレンズは、前記光学素子を透過する少なくとも2つの波長の光の回折効率が最大化される高さを有している。請求項1に記載の光学素子であって、前記フレネルレンズの前記高さは、前記少なくとも2つの異なる波長に対する最大位相遅延からの偏位の誤差が同時に最小化されるように形成されている。請求項1に記載の光学素子であって、前記フレネルレンズは、前記第1面または前記第2面の少なくとも一方による分散を補償するように構成されている。請求項1に記載の光学素子であって、前記光は太陽放射を含む。請求項1に記載の光学素子であって、前記フレネルレンズは、複数のフレネルレンズを含む。請求項1に記載の光学素子であって、前記第1面は、屈折面を含む。請求項6に記載の光学素子であって、前記屈折面は、所定の位置に前記複数のビームレットがスーパーインポーズされるように構成されている。請求項7に記載の光学素子であって、前記複数のマイクロレンズは、前記所定の位置に、均一化された光分布を生じるように形成されている。集光型光電PV装置であって、以下を具備する:光を受光するように構成されている少なくとも1つの集光レンズであって、前記各集光レンズを透過する光が複数のビームレットに分けられるように構成されている少なくとも1つの集光レンズ、ここで、各集光レンズは、以下を具備する:フレネルレンズを有する第1面および前記第1面に対向する第2面、ここで、第2面は複数のマイクロレンズを有し、その頂点で、前記集光レンズを透過する少なくとも2つの波長の光の回折効率が最大化される高さを有するフレネルレンズ、および各複数のビームレットを受光するように構成された少なくとも1つの集光レンズに対応する少なくとも1つのPVセル。請求項9に記載の集光型PV装置であって、各集光レンズに関して、前記フレネルレンズの前記高さは、前記少なくとも2つの異なる波長に対する最大位相遅延からの偏位の誤差が同時に最小化されるように形成されている。請求項9に記載の集光型PV装置であって、各集光レンズに関して、前記少なくとも2つの異なる波長は、対応するPVセルの1以上の波長吸収帯に対応する。請求項9に記載の集光型PV装置であって、各集光レンズは、前記第1面を介して前記光を受光するように構成されている。請求項9に記載の集光型PV装置であって、各集光レンズは、前記第2面を介して前記光を受光するように構成されている。請求項9に記載の集光型PV装置であって、前記少なくとも1つの集光レンズは複数の集光レンズを含み、そして前記少なくとも1つのPVセルは複数のPVセルを含む。請求項9に記載の集光型PV装置であって、各集光レンズに関して、前記フレネルレンズは、前記第1面または前記第2面の少なくとも一方による分散を補償するように構成されている。請求項9に記載の集光型PV装置であって、各集光レンズに関して、前記第1面は、複数の各ビームレットを対応するPVセルにスーパーインポーズするように構成されている。請求項16に記載の集光型PV装置であって、各集光レンズに関して、前記第1面は、前記複数の各ビームレットを、前記集光レンズおよび対応するPVセルの間の位置に集光するように構成されている。請求項16に記載の集光型PV装置であって、各集光レンズに関して、前記複数のマイクロレンズは、対応するPVセル上に、前記スーパーインポーズされた複数のビームレットの均一化された分布を生じるように構成されている。光学素子を形成する方法であって、以下を具備する:波長帯の範囲内で少なくとも2つの異なる波長を選ぶ工程、選ばれた異なる波長の回折効率を最大化させるフレネルレンズ高さを決定する工程、そして透明な材料の表面に、前記フレネルレンズ高さを有する少なくとも1つのフレネルレンズを形成する工程。請求項19に記載の方法であって、フレネルレンズ高さを決定する前記工程は、以下を含む:選ばれた各波長に対して、最大位相遅延からの偏位を求める工程、選ばれた全ての波長に対して、偏位の誤差を最小化する工程、および最小化された誤差からフレネルレンズ高さとして最小値を選ぶ工程。請求項19に記載の方法であって、フレネルレンズ高さを決定する前記工程は、以下を含む:選ばれた全ての波長に対する最大位相遅延から、偏位の二乗誤差の合計を表す二乗誤差関数SEを作成する工程、ここで前記二乗誤差関数SEは、であり、λ1は選択された波長の1つを表し、dは最適化されていないフレネルレンズ高さを表し、Nは選択された波長の総数を表し、minA、Bとは、AまたはBのうち、小さい方の数を表し、ΦFは選ばれた各波長の位相遅延を表し、選ばれた全ての波長を二乗誤差SE関数に当てはめ、少なくとも1つの最小値を得る工程、および前記少なくとも1つの最小値からフレネルレンズ高さを選ぶ工程。請求項19に記載の方法であって、さらに以下を具備する:前記フレネルレンズを含む前記表面に対向する前記透明材料のさらなる面に、各フレネルレンズに対する複数のマイクロレンズを形成する工程。請求項19に記載の方法であって、さらに以下を具備する:各フレネルレンズについて、屈折面として前記表面を形成する工程。請求項19に記載の方法であって、前記少なくとも2つの異なる波長は、光電PVセルの1以上の波長吸収帯に対応するように選択される。図1に示されるように、太陽スペクトルは、可視光から赤外線まで例えば、およそ350nmからおよそ2350nmまでの広い範囲の波長に及ぶ。上述したように、従来の多接合PVセルは、大部分の太陽スペクトルを電気エネルギーに変換するように設計されている。PVセルの変換効率を改善するために、多接合太陽電池が、従来の集光光学素子と共に用いられ得る。しかし、従来の光学素子例えば、屈折光学素子、反射光学素子、および回折光学素子は、一般的には、単色性の光すなわち、1波長に対して最適化されている。この1波長の近傍の小さい範囲の波長に対して、従来の集光光学素子は、大きな収差なしで動作し得る。しかし、大きな範囲の波長例えば、太陽スペクトルに対しては、従来の集光光学素子を使った場合、分散の問題すなわち、異なる波長は異なる焦点距離を有する問題が生じ得る。例えば、従来の回折光学素子は、負分散という問題を有する。これは、より短い波長の光はより遠くの焦点に集光し、そしてより長い波長の光はより手前の焦点に集光する例えば、赤色光は青色光よりもより多く回折するということである。従来の屈折光学素子は、正分散という問題を有する。これは、より長い波長の光はより遠くの焦点に集光し、そしてより短い波長の光はより手前の焦点に集光する例えば、青色光は赤色光よりもより多く回折するということである。回折光学素子による分散は、屈折光学素子による分散よりも深刻な問題であり得る。なぜなら、従来の回折光学素子によって提供される光学パワーは、典型的には、およそ10倍のオーダーで屈折光学素子によって提供される光学パワーよりより大きいからである。図1に示されるように、太陽放射光はスペクトル上にわたり不均一な放射照度を有する。PVセルの光電変換効率を改善するために、PVセル上で均一な放射照度すなわち、均一化を提供することが典型的に求められる。しかし、従来の集光光学素子、例えば従来のフレネルレンズは、全ての波長の太陽スペクトルに対して均一化を提供し得ない場合がある。光を均一化する1つの従来の方法は、フライアイレンズアレイおよびフィールドレンズを含むフライアイシステムである。従来のフライアイシステムでは、アレイの各マイクロレンズは、平行なビームレットをフィールドレンズの表面に集光させる。フィールドレンズはビームレットを、再度、平行光として、平行光に再度戻されたビームレットは、像面で重畳される。このようにして、平均化かつ均一化された光分布が得られ得る。しかし、従来のフライアイシステムにおいてはフライアイレンズアレイとフィールドレンズの間の距離は、長くなる傾向長さおよそ20mmがある。このように、従来のフライアイシステムを用いてコンパクトな集光PVセルを作ることは、難しい場合がある。図2を参照しながら、本発明の実施形態による例示的な集光PV装置200以下、装置200というの断面図が示される。装置200は、集光レンズ202と集光レンズ202からは間隔をあけられるPVセル204を含み得る。PVセル204は、太陽スペクトルの光210の少なくとも一部分を電気エネルギーに変換することができる一接点型PVセルおよび多接点型PVセルを含む全ての適切なPVセルを含み得る。図3A~図3Dに対して以下にてさらに説明されるように、集光レンズ202は、太陽スペクトルの範囲内で多数の波長の光に対して均一化、焦点合致、および低分散性を提供するように構成され得る。動作時には、光210例えば、太陽スペクトルを有する太陽放射光は、集光レンズ202の第1面206によって受光され、第2面208を経由して複数のビームレット212に分けられる。集光レンズ202は、PVセル204上にビームレット212をスーパーインポーズするように構成され得る。PVセル204は、スーパーインポーズされたビームレット212を電気エネルギーに変換し得る。次に図2および図3A~図3Dを参照しながら、集光レンズ202がさらに説明される。具体的には、図3Aは、第1面206を例示している集光レンズ202の平面図である。図3Bは、第2面208を例示している集光レンズ202の底面図である。図3Cは、集光レンズ202の横断面図である。そして、図3Dは、フレネルレンズ302の最適化されたフレネルレンズ高さdOPTを例示している第1面206の一部分の横断面図である。光210は屈折し、そしてPVセル204に集光され得るように、集光レンズ202の第1面206は湾曲面非球面または球形のいずれかを含み得る。したがって、第1面206の湾曲面すなわち、屈折表面は、フライアイシステムで使われるフィールドレンズと同様に作用する。第2面208は複数のマイクロレンズ304を含むかもしれない。そして、第2面208は、複数のマイクロレンズ304を含み得る。第2面208は、フライアイレンズアレイとして配列され、マイクロレンズ304の数と対応している複数のビームレット212に光210を分けるように構成され得る。ビームレット212は、PVセル204の上に第1面206の湾曲面を通ってスーパーインポーズされる。一般に、各々のマイクロレンズ304は小さな屈折レンズ例えば、およそ直径1.5mm未満であり、各々のマイクロレンズ304の直径は集光レンズ202の直径より小さい。各々のマイクロレンズ304の凸面は、球形または非球面であり得る。マイクロレンズの例は米国特許第6,741,394号明細書で記述されている。この明細書は参照として本明細書に組み込まれる。マイクロレンズ304は、光の均一化を提供するように構成される。ビームレット212からの倒立像がPVセル204の上にスーパーインポーズされるように、ビームレット212は第2面208とPVセル204との間すなわち、PVセル204の前の位置で第1面206によって集光し得る。各々のビームレット212がPVセル204の前で集光するので、各々のビームレット212は分かれ、集光点ではなく広がった領域がPVセル204の表面で生み出される。ビームレット212はPVセル204のおおよそ同じ位置でスーパーインポーズされ、所定の大きさの均一な照射が得られ、PVセル204の上での全体の像は平均化かつ均一化された照射すなわち、均一な強度分布になる。第1面206も、フレネルレンズ302を含む。フレネルレンズ302は、フレネルレンズ高さdOPTで構成される回折装置であって、太陽スペクトルの範囲内で少なくとも2つの波長の光から色彩の分散をキャンセルする。以下さらに図5に対して説明されるように、フレネルレンズ高さdOPTは、太陽スペクトルの範囲内で少なくとも2つの異なる波長の光の回折効率を最大にするように決定される。このように、フレネルレンズ高さdOPTは、広範囲な太陽スペクトル上にわたる色彩の分散を補償するように選ばれ得る。第1面206が湾曲を含むので、第1面206およびマイクロレンズ304は屈折レンズとして働き、正分散を含み得る。対照的に、フレネルレンズ302回折素子は負分散を含む。フレネルレンズ302によるわずかな量の光位相は、湾曲した第1面206からだけでなく第2面208の上でのマイクロレンズ304のいかなる非球面からも正分散を補償し得る。回折光学素子の分散は、回折格子の式に基づいて説明され得る:ここで、p、θ、m、およびλは、それぞれ格子周期、回折角度、回折次数、および波長を表す。等式1に示されるように、回折角度θは、波長λにほぼ比例する。回折角度と波長との間のこの線形的な関係は、大きな分散を生じさせ得る。これとは対照的に、屈折レンズ例えば、第1面206に対する屈折角度は、スネルの法則に基づいて決定される。屈折角度に対する波長依存性は、レンズ材料分散すなわち、波長の関数としての屈折率によって決定される。レンズ材料分散は、一般的には、ゆっくりと変化する関数である。したがって、屈折レンズについては、波長の変化は、屈折角度の小さな違いだけを生じさせ得る。このように、フレネルレンズ302によるわずかな量の光位相は、屈折表面からの正分散を補償し得る。しかし、太陽スペクトル上にわたって選ばれた波長に対して高い回折効率を得るために、フレネルレンズ高さdOPTは選ばれる。集光レンズ202は、屈折率nを有する透明な材料から形成され得る。本明細書においては、透明とは、太陽放射光のスペクトルの範囲内の波長で実質的に光が透過することを意味する。集光レンズ202は、石英、BK7、サファイヤ、および他の光学品質等級ガラスのような任意の適切な透明材料、ならびにアクリルおよびポリカーボネートのような透明プラスチック材料から形成され得る。例えば、耐久性の観点からは、ZEONEXZEONケミカルによって製造されているは、紫外線および紫外~青色波長に対して好適であるプラスチック材料である。均一化のために、集光レンズ202は任意の好適な数のマイクロレンズ304を含み得る。例示的な態様によれば、マイクロレンズ304の数は、1列あたり約10~約100の間を含み得る約10×10マイクロレンズ304~約100×100マイクロレンズ304の各アレイが形成される。マイクロレンズ304の直径は、ビームレット212を形成するための任意の好適な直径を含み得る。例示的な態様によれば、マイクロレンズ304の直径は、およそ0.15mm~およそ1.5mmの間で変動し得る。集光レンズ202すなわち、第1面206と第2面208の間の総厚は、任意の好適な厚みを含み得る。例示的な態様によれば、集光レンズ202の厚みは約1mm~約10mmの間を含み得る。第1面206の湾曲は、PVセル204に集光するために任意の好適な湾曲を含み得る。第1面206、フレネルレンズ302、およびマイクロレンズ304の湾曲は、入射光線210の発散角度および収束角度を考慮して構成され得ることを理解せよ典型的には、およそ0.3°。図2は、光210を受光するように配置された第1面206を有するように構成される集光レンズ202を例示するが、集光レンズ202はこの構成に限られない。図4を参照しながら、本発明のもう一つの例示的な実施形態による集光PV装置200’に集光する横断面図が示される。装置200’は、装置200図2と類似しているが、集光レンズ202は、第2面208で光210を受光し、第1面206からマイクロレンズ304を通してビームレット212を提供するように配置されていることが異なる。ビームレット212が収束して、PVセル204の上にスーパーインポーズされるように、第1面206は湾曲を含み得る。次に、図5を参照しながら、集光レンズ202図2のような光学素子を形成する方法の例が示される。図5に図示される工程は、本発明の実施形態の例を表す。示されている順序とは異なる順序で工程が実行され得ることを理解せよ。工程500では、太陽スペクトルの範囲内の少なくとも2つの波長の光が選ばれる。例えば、太陽放射光の大気吸収すなわち、図1で示すようにおよび/またはPVセル204図2によって吸収されて電気エネルギーに変換されることが可能な光の波長帯に基ついて、選ばれる波長が決定され得る。例えば、PVセル204図2がトリプルジャンクションPVセルであるのであれば、トリプルジャンクションPVセルによって吸収される波長帯に一致するように、3つの波長例えば、0.5μm、0.8μm、および1.3μmが選ばれ得る。選ばれた波長に対して最大となる回折効率が、工程502~506において決定される。位相遅延Φが2πすなわち、最大位相遅延である場合に、個々の波長に対して回折効率は最大化され得る。最適化されていないフレネルレンズ高さdおよびm番目の回折に対する位相遅延Φは以下のように与えられる:位相遅延Φは、ラップされていないunwrapped位相遅延を意味する。折り畳まれたされた位相遅延ΦFすなわち、2πの値域に収まるは、以下の式によって与えられる:ここで、modは、mod関数剰余を抽出する関数を表す。図6を参照して、最適化されていないフレネルレンズ高さdの関数としての位相遅延ラジアンの例が、波長602、604、および606について示される。この例では、フレネルレンズはZEONEXからなり、そして波長602、604、および606は、それぞれ、選択された0.5マイクロメートル、0.8マイクロメートル、および1.3マイクロメートルの波長を表す。一般的に、従来のフレネルレンズの回折効率は、位相遅延ΦまたはΦFが2πの整数倍式2においてまたは式3において0または2πである時に最大となる。図6に示されるように、一つの波長例えば、波長602に対して、最大回折効率を提供する複数の最適化されていないフレネルレンズ高さdが存在する。しかし、波長602に対して回折効率を最大化する最適化されていないフレネルレンズ高さは、波長604と606の各々に対して回折効率を最大化する最適化されていないフレネルレンズ高さとは異なる。このように、波長602、604、および606の1つに対して最適化されていないフレネルレンズ高さの選択は、選ばれたすべての波長602、604、606に対して最大の回折効率を提供し得ない。図5に戻り、工程502では、最大の位相遅延からの偏位は、フレネルレンズ高さの範囲にわたり選ばれた波長ごとに決定される。工程504では、偏位の二乗誤差の合計工程502が全ての選ばれた波長に対して決定される。二乗誤差の合計は、本明細書では二乗誤差SE関数と称され、以下の式により与えられる:ここで、Nは、選ばれた波長の数であり、関数MINA,Bは以下のように表される:式4において、項は、選ばれた各々の波長λi工程502に対する最大位相遅延からの偏位を表し、そして項は、選ばれた全ての波長工程504に対する偏位の二乗誤差の合計を表す。工程506で、最適化されたフレネルレンズ高さdOPTとしてSE関数工程504から最小値が選択される。SE関数からの最小値のいずれもが最適化されたフレネルレンズ高さdOPTとして選ばれる場合に、驚くべき結果が得られることを本発明者は見出した。すなわち、dOPTを有するフレネルレンズは、太陽スペクトルの全ての選ばれた波長に対して、高い回折効率を有した。対照的に、全ての選ばれた波長に対して位相遅延を考慮することなくフレネルレンズ高さを選ぶと、フレネルレンズの回折効率は低かった。図7に、フレネルレンズ高さの関数としてのSE関数の例が示される。図7において、例示的なフレネルレンズはZEONEXからなり、そして選ばれた波長は、図6のそれらである0.5マイクロメートル、0.8マイクロメートル、および1.3マイクロメートル。図7に示されるように、SE関数は、複数の局所的最低値、および大域的最低値を含む。これらの各最低値は、選ばれた全ての波長に対して、最大の位相遅延すなわち、2πからの最小平均二乗偏差を表す。例えば、局所的最低値702および704は、それぞれ、3.0マイクロメートルおよび4.9マイクロメートルのフレネルレンズ高さを表す。大域的最低値706は、7.9マイクロメートルのフレネルレンズ高さを表す。したがって、任意のSE関数の最小値が、選ばれた全ての波長の回折効率を最大化するために選ばれ得る。波長の関数としてのフレネルレンズに対する最高次回折次数の回折効率DEは、以下の式として表され得る:式6における回折効率DEは、最適化されたフレネルレンズ高さdOPTをSE関数式4の最小値の中からを選ぶために用いられ得る。そして、実際的なフレネルレンズ高さが維持されながら、フレネルレンズ高さdOPTにより選ばれた全ての波長に対して適切な回折効率が、最適化されたフレネルレンズ高さdOPTにより提供される。図8を参照して、最適化されたフレネルレンズ高さ曲線802、804、806および最適化されていないフレネルレンズ高さ曲線808に対する回折効率式6を用いるの例が示される。曲線802、804、および806は、3.0μm、4.9μm、および7.9μmの最適化された各フレネルレンズ高さを表す上記の図7に関して決定される。曲線808は、最適化されていない3.6μmのフレネルレンズ高さを表す。領域810、812、および8140.5μm、0.8μm、および1.3μmの選ばれた各波長に関連するは、曲線802、804、および806最適化されたフレネルレンズ高さに関するが、曲線808最適化されていないフレネルレンズ高さに関すると比較して高い回折効率を提供することを示す。以下に示される表1は、3つの選ばれた波長の例について、回折効率DE、回折次数次数、および最適化されたフレネルレンズ高さを要約している。従って、表1に示されるように、最低値局所的最低値および大域的最低値は、特定された複数の波長に対して高い回折効率を提供する。高い回折効率とは、PVセル204図2の上で均一な照明を提供するために、選ばれた波長の大部分の回折光が意図された標的領域に限定され得ることを意味する。表1で示されるように、大域的最低値すなわち、この例では7.9μmにより最高の回折効率が提供される。しかし、局所的最低値が選ばれ得ることを理解せよすなわち、大域的最低値が非実用的な高さを生じる場合。例えば、フレネルレンズ高さがあまりに大きいならば、フレネルレンズは陰影効果を生じ得る。陰影効果は、望ましくない迷光を生じさせ得る。さらに、異なる最低値が、特定の帯域幅に対して、より良好な回折効率を提供し得る。例えば、3μmのフレネルレンズ高さに対して、0.5μm~0.56μm、0.66μm~0.86μm、および1.2μm~1.3μmの波長域は、80を超える回折効率を提供する。この回折効率は、PVセル204図2の吸収帯によって修正された効率的な太陽スペクトルに十分に適合し得る。図5に戻り、工程508508で、透明な材料の第1の表面例えば、図2に示される第1面206は、望まれる焦点に対する曲率を有するように形成される。工程510で、最適化されたフレネルレンズ高さdOPT工程506を有するように、フレネルレンズが第1の表面に形成される。例えば、フレネルレンズ302は第1面206図2に形成される。工程512で、第2面例えば、図2に示される第2面208に複数のマイクロレンズが形成され、図2に示されるような集光レンズ202のような光学素子を形成する。例えば、マイクロレンズ304は第2面208図2に形成され得る。工程508~512は、例えば、射出成形、ガラスモールディング、またはリソグラフィーによって実施され得る。他の実施形態によれば、工程500~506および510を実施し、工程508および512を実施しないことによって、最適化されたフレネルレンズ高さdOPTを有するフレネルレンズを含む光学素子も形成され得る。更なる実施形態によれば、工程512を実施せず、工程500~510を実施することによって、最適化されたフレネルレンズ高さdOPTおよび集光機能を有するフレネルレンズを含む光学素子も形成され得る。図5は太陽スペクトルに基づく波長の選択を例示するが、図5が例示的な実施形態を表し、かつ任意の適切な波長帯に対して波長が選択され得ることを理解せよ。発明者は、集光レンズ202図2を介して種々の波長の光の光線追跡レイトレーシングをシミュレーションし、そして標的領域例えば、PVセル204上への回折効率および照度分布を調べた。発明者は、驚くべき結果が得られることを見出した。すなわち、わずかに収束した光例えば、典型的な太陽放射光に対する収束角が0.3°の光に対しても、標的領域への実質的に均一な照度分布を提供しながら、集光レンズ202は選ばれた全ての波長に対して高い回折効率を含んだ。図9A~10Fを参照して、集光レンズ202を介して標的領域902に向かう種々の波長の光に対する光線追跡シミュレーションの結果の例が例示される。光を受光するように形成された第1面206を有し、かつビームレットを標的領域902の位置に向ける第2面208を有する集光レンズ202が、図2に示されるように配置される。理解を容易にするために、図9A~9Dにおいては、第1面206上のフレネルレンズ302図3および第2面上のマイクロレンズ304図3Cは示されていない。図9A~10Fに示される例において、集光レンズ202はZEONEXからなり、15mmの直径を有する。標的領域902は、0.5mm×0.5mmである。第2面208上の各マイクロレンズ304図3Cは、1mmの直径を有し、アレイ上で全部で15個のマイクロレンズを有する。0.5μm、0.8μm、および1.3μmの選ばれた波長に対して、2.9μmの最適フレネルレンズ高さdOPTが選択される図5に関して上述したとおりである。この最適フレネル高さが選択される場合、5次、3次、および2次の回折光が、それぞれ0.5μm、0.8μm、および1.3μmの波長に対して支配的となる。2.9μmのdOPTに対して、算出された回折効率式6は、0.5μm、0.8μm、および1.3μmの選ばれた波長について、それぞれ97、89、および96である。図9A~9Cは、0.5μm、0.8μm、および1.3μmの波長に対する光線追跡の図の例である。図9D、9F、および9Hは、各0.5μm、0.8μm、および1.3μmの波長の完全平行光すなわち、発散角が0°であるに対する標的領域902上での分布を示すスポット図の例である。図9E、9G、および9Iは、各0.5μm、0.8μm、および1.3μmの波長を有するわずかに傾斜した光すなわち、太陽放射光に対する発散角が0.3°であるに対する標的領域902上での分布を示すスポット図の例である。図9D~9Iは、標的領域902上での照度の分布の均一性を例示し、照射が標的領域902に限定されていることを例示している。図9A~9Iにおいて、回折角度は考慮されているが、照射および回折効率は考慮されていない。光線追跡の結果は、幾何光学に基づいて作り出されている。図10A~10Cは、照射を考慮した場合の、0.5μm、0.8μm、および1.3μmの波長に対する照射曲線のグラフの例である。図10D、10E、および10Fは、各図10A、10B、および10Cに示される照射曲線の二次元照射曲線の横断面図の例である。図10A~10Fでは、回折効率は考慮されていない。図10A~10Fに示される結果は、モンテカルロ法に基づいて作り出されている。図10A~10Cはまた、標的領域902上での照度の分布の均一性を例示し、そして照射が標的領域902に限定されていることを例示している。図2に戻り、集光レンズ202は、PVセル204の1または2以上の吸収帯に関連づけられ得る選ばれた複数の波長に対して、PVセル204上での均一な照明および最小の色分散を提供可能なモノシリックレンズに相当する。集光レンズ202は、PVセル204上での均一な集光強度分布を提供しながら、低生産コストかつコンパクトに形成され得る。図2~5は、1つの集光レンズ202を説明しているが、集光レンズ202のアレイが形成されていてもよい。次の図11A~図11Cを参照しながら、集光PVデバイス1100以下、デバイス1100というが示される。具体的には、図11Aは、集光レンズアレイ1102以下、アレイ1102というの第1面1104を例示するデバイス1100の平面図であり、図11Bは、アレイ1102の第2面1106および対応するPVセル204を例示するデバイス1100の底面図であり、そして図11Cはデバイス1100の断面図である。アレイ1102は、複数の集光レンズ202を含む。PVセル204は、各集光レンズ204と関連づけられ得る。各集光レンズ202は、アレイ1102の第1面1104にフレネルレンズ302を、アレイ1102の第2面1106に複数のマイクロレンズ304を含み得る。アレイ1102は、図5に関して説明したように、各フレネルレンズ302が最適化されたフレネルレンズ高さdOPTを有するように形成される。次に図12を参照して、集光レンズ202の設計例が説明される。図12は、集光レンズ202によって標的領域1202に向かう0.5μm、0.8μm、および1.3μmの波長を例示する光線追跡図の例である。集光レンズ202は、図2に示されるように配置され、第1面206は光を受光し、第2面208はビームレットを標的領域1202に向けるように位置している。便宜上、図12では、第1面上のフレネルレンズ302図3Cおよび第2面上208上のマイクロレンズ304図3Cを図示していない。図12に示される例では、集光レンズ202はBK7からなり、4.9μmの最適フレネルレンズ高さdOPTを有する。4.9μmのdOPTに対して、算出された回折効率式6は、0.5μm、0.8μm、および1.3μmの波長に対して、それぞれ、100、99、および97である。瞳座標rの関数として、非球面式Sは以下の式7に示される。式7では、rは第1面206の屈折面の表面凹形曲線を表す。表面凹形曲線rは、球面湾曲のような基準点からのレンズ位置の高さとして定義され得る。文字cは曲率を意味し、局面Rの半径の逆数に等しいすなわち、c=1/R。文字kは、円錐定数を意味する。式7の残りの項は、より高次の多項式非球面項を表し、ここでAは各次数の項に対する係数を表す。以下に示される表2Aおよび表2Bは、集光レンズ202の設計例に対する式7の係数を要約している。表2Aおよび表2Bにおいて、第1行は、第1面206の基本曲率の係数を表す。第2行は、第1面206上でのフレネルレンズ203図3Cの位相関数すなわち、位相遅延Φの係数を表す。位相遅延およびフレネルレンズ高さの間の関係は、式2および式3に関して上述した通りである。第3行は、第2面208での単一マイクロレンズ304図3Cの係数を表す。第2面208上では、基本曲率はない。なぜなら、マイクロレンズ304は、平面上に製造されるからである。表2A表2B発明はここに特定の実施形態を参照しながら例示かつ説明されるが、発明は、示されている詳細に限定されること意図されない。むしろ、特許請求の範囲と等価な範囲において、かつ発明を逸脱しない範囲において、細かな種々の修正がなされ得る。"