折平板等光强反射聚光光伏系统的实验研究

本文在原有的工作基础上，简要介绍了新型折平板等光强反射聚光光伏系统的设计原理，给出了折平板等光强反射聚光系统的平行光聚光公式，以此为依据对用于实验测试的聚光器重新设计加工，并进行了一系列的实验研究。依托两极太阳跟踪装置和CCD法等手段对聚光系统进行测量，研究结果表明所设计的折平板等光强反射聚光系统具有良好的能流密度分布...     

均匀聚光紧凑式线性菲涅耳光伏系统实验研究

本文设计了一种具有均匀聚光效果的紧凑式线性菲涅耳太阳能光伏系统,给出了紧凑式线性菲涅耳聚光器的设计方法.对完全型紧凑式线性菲涅耳聚光光伏系统进行了光学性能分析,分析结果表明,系统具有相对较高的聚光均匀性.当其他参数一定时,随着太阳电池放置高度由小变大,系统的几何聚光比和光场利用率存在最大值.对太阳光线的跟踪精度影响进行...     

用于太阳能光伏发电的高倍聚光系统

 研究了基于三结型（InGaP/InGaAs/Ge）高效太阳能电池的太阳能光伏发电的高倍聚光系统。该系统采用高次非球面光学玻璃卡塞格林系统,运用Zemax和Tracepro光学设计软件完成200~500倍太阳能聚光系统的设计,同时设计了单片型高倍太阳能聚能光学组件,用热压成型方法研制了太阳能聚能透镜（副镜）。采用16个性能相同的聚光光学组件和相同数量的三结型太阳能电池组成高倍聚光型太阳能光伏组件,极大地提高了聚光比,为太阳能光伏发电的高倍聚光器设计提供参考和依据。     

太阳能聚光分频PV/T综合利用系统的光学分析

本文提出了一种改进的太阳能聚光分频光伏光热综合利用系统。聚光系统为倾斜平板菲涅尔反射型聚光器并对太阳双轴跟踪。分频器可将太阳光谱分成两部分同时实现光伏和光热高效利用。通过光线追踪法对该系统进行了光学性能分析,并对系统的结构参数进行优化。结果表明聚光系统具有较高的面积利用率,聚光焦斑均匀性高有利于光伏发电;集热器对分频器反射能流的直接拦截率可达到86%。光热利用温度不受光伏电池工作温度的限制,因此有望获得更高的太阳能综合利用率。     

水下太阳能聚光光伏-海水淡化复合系统研究

开发水下太阳辐射能进行光伏发电和海水淡化,为水下潜航装置提供电能,为远洋工作人员提供淡水,意义重大.为此,本文提出了一种水下太阳能柔性聚光光伏-海水淡化复合系统,它主要由水下柔性聚光器、光伏组件、膜蒸馏海水淡化单元、冷凝腔等组成.其中,水下柔性聚光器为膜壳式空腔,空腔在压差的作用下,变形为球面透镜.仿真分析了焦距、焦斑...     

平板型玻璃镜反射太阳能聚光光伏系统的实验研究

提出了一种平板型玻璃镜反射太阳能聚光器,用于太阳能聚光光伏/光热利用.其结构主要由平面框架上倾斜放置粘贴或镶嵌在平直型材上的多块条形玻璃镜构成,聚光接受体为平板光伏电池或集热管.条形玻璃镜的宽度和倾斜角度随自身所处位置、聚光接受体形状尺寸和安放角度,是否考虑太阳入射光立体角影响等因素由所给公式确定.利用CCD 法测量了...     

多平面镜线性组合太阳能聚光器的设计和聚光特性

提出了一种新型多平面镜线性组合太阳能聚光器的聚光光伏系统,应用几何分析法计算影响聚光器光学效率的几何参数因子。采用最小设计间距和余弦效率的概念,得出了不同子镜面尺寸和不同子镜面数量与焦距长短的相互影响规律,得到了最小设计间距值和最优的余弦效率。利用Trace Pro软件建立了聚光器的仿真模型,并对不同几何参数下焦平面上的能流分布特性进行了模拟研究。制作了一套450倍聚光的多平面镜线性组合太阳能聚光器,并进行初步测试,证实聚光焦平面上的能流分布均匀性可达到预期设计效果,为点聚光式太阳能聚光系统的设计和优化提供了参考。     

掺杂Rhodamine 6G的平面波导型PMMA聚光器研制

通过聚光波导提高光的转换和收集效率,是提高太阳能电池效率、减少电池用量、降低光伏发电系统成本的重要途径。利用PMMA作为波导基质材料,Rhodamine 6G(罗丹明6G)作为荧光染料,通过涂覆方法,在表面积为50 mm×50 mm、厚度为5 mm的洁净PMMA衬底上制备出了荧光层厚度约为32 μm的平面波导型聚光器,并研究了荧光染料的掺杂浓度对其聚光比和光伏性能的影响。结果表明,当掺杂浓度为0.250%时,聚光器的聚光比和器件的光伏性能达到了最优,分别为0.45%和0.49%。     

实现均匀照度光伏聚光镜设计

为满足聚光光伏系统的聚光需求,解决传统点聚焦式聚光光伏系统中聚焦光斑不均匀、径长比过大和聚光比较小的缺点,在不增加二次匀光器件的前提下,设计了径长比小、聚焦光斑相对均匀、聚光比高的聚光光伏系统。根据几何光学柯勒照明原理、等光程原理和反射定律,通过数值求解等光程方程组获得聚光镜各个面型的轮廓曲线。利用TracePro软件对所设计的聚光系统进行光线追迹模拟,结果表明:在聚光比为725的情况下,聚焦光斑最大照度仅为太阳照度的2300倍,是点聚焦情况下的1/10左右,系统的径长比为0.3,接收角为0.72°。系统设计实现了结构紧凑,聚光性能高的设计目标,为高倍聚光光伏系统的小型化,简单化提供了一种有效的解决途径。     

槽式太阳能聚光集热器光热效率实验研究

基于自行研究开发、呈东西轴布置的太阳能槽形抛物面聚光集热器,建立了评估其光热性能的实验台,对其光热特性进行了详细实验研究。实验结果表明聚光集热器效率较高。聚光器与全新集热器组成的太阳能槽形抛物面聚光集热器峰值效率达70%左右,聚光器结构性能较好,跟踪驱动系统精度较高;但部分集热器经过320℃以上的温度后快速老化,致使整个太阳能槽形抛物面聚光集热器的热性能逐渐下降。     

新型菲涅尔线聚焦聚光太阳电池组件研究

以聚甲基丙烯酸甲脂为材料,采用热压成型工艺加工成型线聚焦菲涅尔聚光透镜(8×),可用于空间、地面光伏系统太阳电池组件的聚光系统,并对在其聚光条件下,太阳电池的电流电压特性进行测试,结果表明,该菲涅尔线聚焦棱镜能有效提高太阳电池的单位输出功率.模具的机械加工精度和光学抛光精度低,是造成其部分聚光率损失的原因.     

用于太阳能推进的可折叠展开式伞状龙骨聚光器

为有效提高空间太阳能聚光器的聚光效率,提出了一种用于太阳能热推进器的具有伞状龙骨结构的可折叠展开式抛物面太阳能聚光器设计方案,该方案可以克服充气展开式抛物面聚光器和刚性固定抛物面聚光器具有的技术难题。设计了一个聚光功率100 kW,开口圆半径4.9 m的可折叠展开式伞状龙骨结构正焦抛物面聚光器,利用Fluent软件,对太阳能热推进器进行了模拟和性能预示,以氢气为工质气体,得到系统的推力和比冲可以分别到达10.23 N和701.4 s。结果表明:这种推进器具有比冲高、推力适中的特点,可以用于微小卫星、纳卫星的轨道转换及姿态控制。     

Thermal modeling optimization and experimental validation for a single, concentrator solar cell system with a heat sink

A single concentrator solar cell model with a heat sink is established to simulate the thermal performance of the system by varying the number, height, and thickness of fins, the base thickness and thermal resistance of the thermal conductive adhesive. Influence disciplines of those parameters on temperatures of the solar cell and heat sink are obtained. With optimized number, height and thickness of fins, and the thickness values of base of 8, 1.4 cm, 1.5 mm, and 2 mm, the lowest temperatures of the solar cell and heat sink are 41.7℃ and 36.3℃ respectively. A concentrator solar cell prototype with a heat sink fabricated based on the simulation optimized structure is built. Outdoor temperatures of the prototype are tested. Temperatures of the solar cell and heat sink are stabilized with time continuing at about 37℃-38℃ and 35℃-36℃ respectively, slightly lower than the simulation results because of effects of the wind and cloud. Thus the simulation model enables to predict the thermal performance of the system, and the simulation results can be a reference for designing heat sinks in the field of single concentrator solar cells.     

Design of a solar concentrator combining paraboloidal and hyperbolic mirrors using ray tracing method

A solar concentrator combining primary paraboloidal and secondary hyperboloidal mirrors is numerically designed by using the ray tracing method to obtain higher concentration ratio when the concentrator tracing error exists. It is found that, when the concentrator tracing errors are 0.5° or 1°, the concentration ratios are about 2027 or 1220 without the detector in the radial-direction, and the concentration ratios are about 5447 or 4701 with the detector in the radial-direction. It is shown that such method can increase the concentration solar flux by two folds when the concentrator tracing error exists. Obviously, it is an effective method to reduce the effect of concentrator tracing error even when the angle of concentrator tracing error is considered. In addition, when the angle of concentrator tracing error is small than 1°, a set of mirror shapes is suggested where the primary mirror has a f-number of 0.22 and the secondary mirror has a numerical aperture (NA) of 0.61.     

Realizable planar gradient-index solar lenses

The design of single element planar hemispherical gradient-index solar lenses that can accommodate the constraints of realistic materials and fabrication techniques are presented, and simulated with an extended and polychromatic solar source for concentrator photovoltaics at flux concentration values exceeding 1000 suns. The planar hemispherical far-field lens is created from a near-field unit magnification spherical gradient-index design, and illustrated with an f/1.40 square solar lens that allows lossless packing within a concentrator module.     

Thermal modeling and the optimized design of metal plate cooling systems for single concentrator solar cells

A metal plate cooling model for 400× single concentrator solar cells was established.The effects of the thickness and the radius of the metal plate,and the air environment on the temperature of the solar cells were analyzed in detail.It is shown that the temperature of the solar cells decreased sharply at the beginning,with the increase in the thickness of the metal plate,and then changed more smoothly.When the radius of the metal plate was 4 cm and the thickness increased to 2 mm or thicker,the temperature of the solar cell basically stabilized at about 53 C.Increasing the radius of the metal plate and the convective transfer coefficient made the temperature of the solar cell decrease remarkably.The effects of Al and Cu as the metal plate material on cooling were analyzed contrastively,and demonstrated the superiority of Al material for the cooling system.Furthermore,considering cost reduction,space holding and the stress of the system,we optimized the structural design of the metal plate.The simulated results can be referred to the design of the structure for the metal plate.Finally,a method to devise the structure of the metal plate for single concentrator solar cells was given.     

可折叠展开式伞状龙骨聚光器的聚光性能

针对可折叠展开式伞状龙骨聚光器具有自重低、功率高、比冲高、推力适中的特点,利用ANSYS和ZEMAX软件对功率为100 kW的可折叠展开式伞状龙骨聚光器在太空环境中的聚光性能进行模拟分析。在太阳风及衬底薄膜表面张力的影响下,伞面最大应力为1.66 MPa,远小于Kevlar材料及Ti-6Al-4V龙骨材料的阈值强度,伞面最大形变仅为0.941 mm,焦斑半径为6.37 cm,几何聚光比可达5 917,比标准抛物面仅减小了1.25%。结果表明:将材质轻、抗拉伸强度高的伞状龙骨结构引入可折叠展开式聚光器的设计方案,在很大程度上抵消了衬底薄膜材料表面张力及太阳风对聚光器工作形态的影响,可消除褶皱,提高可折叠展开式伞状龙骨聚光器的结构稳定性及可展开度,同时证明了伞状龙骨结构及Kevlar材料的选择是合理的。     

用于光伏系统新型菲涅耳线聚焦聚光透镜设计

根据边缘光线原理,优化设计太阳电池及光伏系统的菲涅耳线聚焦聚光透镜.设计光学聚光率为18×,可用于空间、地面光伏系统的聚光系统.分析了其集光角特性,表明该菲涅耳线聚焦棱镜具有大的集光角(±7°).     

新核素209Hg的首次观察

报道了新重丰中子汞同位素２０９Ｈｇ的首次观察．The new neutron rich mercury isotope 209Hg has been identified from the separated mercury products producted in 600 MeV 18O+natPb (thick target) reaction. An on line, gas thermochromatographic technique and a special detection method were used. Four γ rays following the 209Hg decay were assigned. The half life of 209Hg was determined to be 35+9-6 s. 