【精品】聚光光伏综述.doc

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1、文献综述太阳能是一种洁净的口然再生能源，取Z不尽，用之不竭。而且太阳能是所有国家和个人都能够得以分享的能源。为能经济有效的利用这一能源，人们从科学技术上着手研究太阳能的收集、转换、储存以及输送，已经并正在取得显著进展，这无疑对人类的文明具有重大意义。太阳能在转换过程中效率较低，10〜20%可转变为电能，具余能量以散热的形式损失掉了，这就限制了太阳能的广泛应用，因此必须根拯各地不同的气候和不同的需耍来提高太阳能利用的转换效率，改善现有技术，减少装置成本。太阳能在未来能源结构屮将占有主耍地位，除了被动式的用于室内采光，建筑供暖和生活热水，主动式太阳能利用技术可以把太阳

2、能转化其他形式的能源而获得更广阔的应用前景。太阳能的利用基本方式主要分为光热利用，光化学利用，光生物利用以及太阳能发电等。对太阳能的利用主要是太阳能发电，对太阳能的利用主耍是太阳能发电，在太阳能发电系统中，技术最复杂的组成部分应属太阳能电池。可以说，太阳能电池是太阳能发电系统的核心，其开发、生产直接影响到太阳能发电的普及和发展。早在1839年，法国科学家贝克雷尔(Becqurel)就发现，光照能使半导体材料的不同部位Z间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏打效应”，简称“光伏效应”。1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池

3、，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。硅是最理想的太阳能电池材料，这是太阳能电池以硅材料为主的主耍原因。在所有太阳电池中单晶硅太阳能电池是最常用的，技术也最为成熟光电转化效率较高的可达23.3%。但由于单晶硅材料价格及相应的繁琐T艺影响，单晶硅成木价格居高不下，大幅降低成木非常困难，无法实现太阳能发电的大规模普及。采用聚光方法和光电/光热(Photovoltaic/Thermal,PV/T)综合转换，降低已经大规模生产的常规太阳电池光伏转换的成本，提高太阳电池的利用效率和经济性的可能性。用廉价的菲涅尔透镜聚光提高电池表面太阳辐射强度，从而达到提高单位电池

4、面积输出功率，降低电池发电成本。这实际上是相当丁用廉价的聚光器代替昂贵的半导体材料，使系统成本中的一部分从电池成本转移到聚光元件成本中去，因此降低了系统光伏转换的成本。另一方面通过冷却电池来降低电池T作温度，使电池能够在高效率下T作，同时得到一定量的余热回收，使太阳能得到综合利用。太阳能高倍聚光的儿何聚光比一般在120倍以上，是传统线性聚光器如复合抛物面型(CPC)和槽式抛物面型(PTC)等所不能实现的。点聚焦和两级聚焦作为高倍聚光方式,逐步成为探索和研究的前沿而被应用于诸如太阳能聚光发电、太阳能医疗、纳米材料加工、光化学以及自然采光等多种领域。聚光光伏系统中的聚

5、光器经过儿十年的发展，为了尽量提高效率和节省材料，聚光光伏系统经历了一次次的革新，其中，聚光器件也不断地发生和应的变化，这里按其类型介绍如下：1)传统折射式的光能收集器折射式的光能收集器可以是传统的连续透镜，也可以是菲涅尔型透镜，而菲涅尔型透镜更具优势⑴：(1)菲涅尔透镜当口径很大时可以制作得薄并且轻。(2)用菲涅尔透镜作聚光器比采用镜片可以有更大的口径，也就是菲尔透镜可以具有很低的f数。(3)制作菲涅尔透镜的材料可以是塑料或者是有机玻璃，不仅比玻璃便宜轻便,而且可以批量生产。菲涅尔透镜有点聚焦(见图1)和线聚焦(见图2)两种,跟踪系统类型可以相应为二维跟踪和一维

6、跟踪。根据不同的应用场合可选取不同的聚焦方式。焦点图1点聚焦菲涅尔透镜图2线聚焦菲涅尔透镜2）传统反射镜式光能收集器反射镜式光能收集器（见图3）主耍是利用反射镜将入射太阳光聚焦到PV电池板上。图3曲而反射镜式聚光镜3）非成像太阳能聚光器非成像聚光器设计的最终耍求是在单位面积上获得最大强度的光，其实质是一个光学“漏斗”，它要求大面积上的入射光被折射或反射后能通过一块小得多的而积来达到聚能的冃的。因此，非成像光学应用于太阳能聚光器不仅可以得到很高的聚光比，还能获得较大的接收角以及较小的体积。这非常适合作为非跟踪式的静态聚光器，并进行集成2先美国特拉华大学最新研制的超高

7、效硅太阳能电池,在标准的陆地日光条件下，其太阳能转换效率达到创纪录的42.8%,比其他种类太阳能电池高出大约30%,是冃前最好的硅太阳能电池的2倍，其采用的聚光器便为非成像式的光学系统。非成像聚光器有以下儿种：(1)复合曲面线式非成像聚光器这是一种三维光学系统，四壁为复合曲面式的反射镜，底部为PV电池板，复合曲面可以为复合抛物面(CPC,见图4(a)),复合双曲面(CHC,见图4(b)),复合椭球面(CEC,见图4(c))。但是这类聚光器轴向长度一般比较长，体积大“％(a)Compoundparabolicconcentrator(b)复合双曲而聚光镜(b)Com

8、pound