太阳能分频利用电热联产初步研究

本文对太阳能聚光分频利用电热联产的机理进行了探讨,给出了太阳能光谱有效能函数以及太阳能聚光分频利用电热联产的设计方案,并对该系统进行了热力性能分析,发电投资和成本比较.结果表明,对30倍聚光分频的光伏/光热系统,光伏发电效率约0.095,250～280℃热量利用效率0.14,折算为电的总发电效率为0.139;与普通光伏发电系统相比,单位面积硅光电池发电功率提高约16倍,投资成本仅0.33倍,每千瓦时的发电上网成本可从3.52元降到0.84元,考虑税收后的上网成本将从5.1元降到1.18元.     

基于LR305的平面荧光太阳能聚光波导研制

光伏发电是目前太阳能最佳的利用方式之一,但发电成本高。利用聚光结构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。以Lumogen F Red 305(LR305)染料作为荧光材料,将其掺杂到PMMA中,通过本体聚合法制作出尺寸为50mm×50mm×5mm的PMMA平面荧光太阳能聚光波导,对其光学特性进行表征,同时将太阳能电池粘贴到聚光波导的输出端面,通过测试平面荧光太阳聚光波导对太阳能电池性能的影响研究了荧光太阳能聚光波导的聚光特性。     

聚光光伏与温差联合发电装置的研究

针对太阳能量利用率较低的现状,设计了基于砷化镓多结太阳能电池、半导体温差发电片的聚光光伏与温差联合发电装置.通过测量得出单独聚光光伏发电模块在几何聚光比为75时光电转换效率最大,达31.87%;而在加了半导体温差发电模块之后在几何聚光比为112时系统光电转换效率达32.81%,提高了整体光能量转化电能效率.     

两级透射-反射聚光分频电热联产系统设计和分析

在传统聚光条件下的太阳能光伏发电系统中,由于太阳光中存在所有波段的光子,而其中只有一部分能够被太阳电池用来发电,其余的部分进入太阳电池之后非但不会被用于发电,反而会变成热量使太阳电池升温,从而使电池光电转换效率下降．本文设计了一种聚光且具有分频功能的太阳能电热联产系统,利用线聚焦菲涅尔透镜和光谱选择性透过涂层改善太阳电池表面的入射光环境,在聚光的同时将不利于光伏发电的太阳光波段反射并加以收集利用．分析结果表明,与相同条件下传统的只进行聚光的光伏系统相比,两级透射一反射聚光分频电热联产系统具有更高的太阳能利用效率．     

太阳能热发电聚光系统的研究进展

概述了太阳能热发电技术的发展状况,介绍了用于太阳能热发电的5种聚光系统,包括槽式、碟式、塔式、线性菲涅耳式以及地面接收式。详细阐述了这些聚光系统的光学结构、聚光原理以及聚光器件的设计方法和制作工艺,指出了不同聚光系统在聚光过程中的优缺点。文中的讨论可为太阳能热发电聚光系统的设计提供参考。     

太阳能热发电聚光系统的研究进展

概述了太阳能热发电技术的发展状况,介绍了用于太阳能热发电的5种聚光系统,包括槽式、碟式、塔式、线性菲涅耳式以及地面接收式。详细阐述了这些聚光系统的光学结构、聚光原理以及聚光器件的设计方法和制作工艺,指出了不同聚光系统在聚光过程中的优缺点。文中的讨论可为太阳能热发电聚光系统的设计提供参考。     

等光强分布的折平板反射聚光系统的实验研究

基于平板玻璃镜反射聚光获得等光强分布的方法,提出了折平板反射聚光太阳能系统的设计方案。推导了平行光聚光公式,可在给定接收截面宽度、倾角和安装高度时,给出一定聚光比所需的反射板数量、宽度、倾角及坐标位置;建立了CCD法测量能流密度分布的测试平台以及聚光光伏实验装置,并对折平板聚光系统进行了实验研究。结果表明,折平板玻璃镜聚光系统可以得到较为均匀的辐射能流密度,并且系统的发电效率也较高。     

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。     

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50mm×50mm、厚度为5mm的洁净PMMA衬底上制备出了荧光层厚度约为32μm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%。     

聚光光伏系统的发展及未来趋势

介绍了聚光光伏系统的发展历史和研究现状。对聚光光伏系统中的主件一聚光器和光伏电池进行了详细分类，给出了它们的特点和主要参数。描述了国外一些厂家为提高光伏系统效率并降低成本而研制的太阳跟踪系统。总结出聚光光伏系统的发展趋势，主要是指高倍聚光器＋跟踪系统和低倍大角度聚光器＋分光元件＋多节电池等。最后就目前状况提出了聚光光伏系统商业化还需要解决的问题。     

Semiconductor solar cells: Recent progress in terrestrial applications

In the last decade, the photovoltaic industry grew at a rate exceeding 30% per year. Currently, solar-cell modules based on single-crystal and large-grain polycrystalline silicon wafers comprise more than 80% of the market. Bulk Si photovoltaics, which benefit from the highly advanced growth and fabrication processes developed for microelectronics industry, is a mature technology. The light-to-electric power conversion efficiency of the best modules offered on the market is over 20%. While there is still room for improvement, the device performance is approaching the thermodynamic limit of ∼28% for single-junction Si solar cells. The major challenge that the bulk Si solar cells face is, however, the cost reduction. The potential for price reduction of electrical power generated by wafer-based Si modules is limited by the cost of bulk Si wafers, making the electrical power cost substantially higher than that generated by combustion of fossil fuels. One major strategy to bring down the cost of electricity generated by photovoltaic modules is thin-film solar cells, whose production does not require expensive semiconductor substrates and very high temperatures and thus allows decreasing the cost per unit area while retaining a reasonable efficiency. Thin-film solar cells based on amorphous, microcrystalline, and polycrystalline Si as well as cadmium telluride and copper indium diselenide compound semiconductors have already proved their commercial viability and their market share is increasing rapidly. Another avenue to reduce the cost of photovoltaic electricity is to increase the cell efficiency beyond the Shockley–Queisser limit. A variety of concepts proposed along this avenue forms the basis of the so-called third generation photovoltaics technologies. Among these approaches, high-efficiency multi-junction solar cells based on III–V compound semiconductors, which initially found uses in space applications, are now being developed for terrestrial applications. In this article, we discuss the progress, outstanding problems, and environmental issues associated with bulk Si, thin-film, and high-efficiency multi-junction solar cells.     

基于CPV技术的LED路灯聚光器的研究

以120W大功率LED路灯太阳能电池板为研究对象,通过聚光光伏技术,利用光学透镜(聚光器)提高太阳能电池的光电转换效率。利用聚焦作用增大光照密度,有效地降低了太阳能光照面积,极大地减少了光电材料的使用量,大幅度降低了太阳能电池的成本。通过光学仿真软件TracePro进行仿真,验证了其可行性。     

太阳能光伏-温差发电驱动的新型冰箱模型设计与热力学分析

结合太阳能电池温度特性和温差发电特点,设计了一套新的太阳能光伏发电-温差发电驱动的冰箱模型,该模型包括太阳能光伏电池、半导体温差发电模块、电源控制系统等.根据负载用电需求,做出了光伏发电系统的设计方案.采用热力学基本理论,对该模型进行了工作效率及 火 用 效率的分析.结果发现:能效比COP达到了2.73(一般 冰箱COP为2左右), 火 用 效率也达到42.5%.同时,该系统模型环境效益明显,可以减排CO₂ 1394.2 kg,SO₂     

Enhancement of silicon solar cell performances due to light trapping by colloidal metal nanoparticles

Photovoltaics is the most promising technology for the future of green energy production. To fully realize the potential use of photovoltaic technology, low manufacturing cost and high working photoconversion efficiency must be obtained. Light trapping by metal nanoparticles is an attractive strategy in thin film as well as in bulk silicon solar cells aimed to confine light within the active layer to promote the photon absorption and therefore achieving higher efficiency. In this paper, we tested the deposition of silver and gold nanoparticles on bulk silicon solar cells by colloidal technique in order to enhance their photovoltaic conversion efficiency by means of Plasmonic Light Scattering by metal nanoparticles. The feasible Plasmonic Light Scattering related enhancement was examined using spectral response and I–V measurements. Relative increases of the total delivered power under simulated solar irradiation were observed for cells both with and without antireflection coating using silver and gold nanoparticles.     

Low cost,high throughput and centimeter‐scale fabrication of efficient hybrid perovskite solar cells by closed space vapor transport

Hybrid perovskite solar cell is a fast‐growing photovoltaic technology. Here, we present a method based on the closed space vapor transport deposition, which has the potential for large‐scale production due to its low cost, high throughput, and large‐area uniformity. We demonstrate CH₃NH₃PbI₃ solar cells with high power conversion efficiencies of 16.2%. Furthermore, the large area devices have high efficiency of 13.8% and good uniformity in a large substrate of 3 cm × 3 cm. (© 2016 WILEY‐VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim)     

叠层荧光集光太阳能光伏器件的性能模拟和优化

荧光集光太阳能光伏器件可以减少太阳能电池的用量,有效降低光伏发电的成本.相对于单层荧光 集光太阳能光伏器件,叠层荧光集光太阳能光伏器件能分波段充分利用太阳光谱,提高荧光集光太阳能光伏 器件的效率,进一步降低光伏发电的成本.但是,叠层荧光集光太阳能光伏器件涉及较多的参量,难以通过实验 优化.本文分析了从单层到叠层荧光集光太阳能光伏器件的全部物理过程,建立了数学模型,并相应编制了 计算机模拟软件.运用上述软件,系统研究了器件尺寸、太阳能电池的带隙对光电转换效率的影响.     

太阳能光伏热水系统的能量梯级利用

为了实现太阳能光伏发电系统中用于冷却太阳能电池的低品位热能利用,本文提出了太阳能光伏热水系统。通过对单体光伏光热系统(PV/T)的实验研究表明,在单体PV/T放置角度为30°,流量为200 L/h时,集热效率可达到最大值65.6%,系统的平均发电效率为14.3%,瞬时综合效率最大为83%,达到了能量的梯级利用。     

新型空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中的研究进展

钙钛矿太阳能电池是一种全新的全固态薄膜电池. 报道的能量转换效率已提高到19.3%, 成为可再生能源领域的热点研究方向. 空穴传输材料是构成高效钙钛矿太阳能电池的重要组分之一. 本文介绍了钙钛矿太阳能电池的基本结构, 对空穴传输材料的分子结构、能级水平和迁移率等对电池性能的影响进行了详细的总结和评述.     

PbS量子点在荧光集光太阳能光伏器件上的应用

荧光集光太阳能光伏器件在平面光波导效应的作用下实现等效聚光,可以减少太阳能电池的用量,有效降低光伏发电的成本。将胶体化学法制备的吸收和发射在近红外波段的单分散球状PbS量子点荧光材料封装于两片光伏超白玻璃间的正己烷溶液中,构成溶液夹层封装的平面光波导,并和效率为17%的单晶硅太阳能电池耦合,制作出了吸收在700～1000nm,效率约为1.31%的近红外荧光集光太阳能光伏器件。