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相似文献
 共查询到18条相似文献,搜索用时 171 毫秒
1.
连榕海  梁齐兵  舒碧芬  范畴  吴小龙  郭银  汪婧  杨晴川 《物理学报》2016,65(14):148801-148801
目前,在高倍聚光光伏模组设计中,由于对菲涅耳透镜聚光后各波段的光强分布及其非均匀特性缺乏研究和认识,通常认为在菲涅耳透镜的聚光焦平面处多结太阳电池输出功率最大.本文通过光线跟踪模拟的方法,计算并分析菲涅耳透镜聚光下不同波段的光照能量分布和非均匀特性.同时,结合三结太阳电池电路网络模型,研究在高倍聚光光伏模组中,沿光轴方向不同位置处三结太阳电池的发电性能.结果表明:模组输出功率最高位置在焦平面沿光轴方向上下两侧的位置,优化后模组输出功率比常规设计提高20%以上.该模拟结果得到了实验结果的验证.  相似文献   

2.
郭银  舒碧芬  汪婧  杨晴川  江景祥  黄妍  周正龙 《物理学报》2018,67(10):108801-108801
目前Ⅲ-Ⅴ多结高倍聚光(HCPV)太阳电池实验室效率记录已高达46%,而相对应的模组效率与之相差仍较大,其中由于模组中聚光非理想性引起的损失就高达20%.本文通过建立光学模型和非均匀光照的三维电池电路网络模型,以Ⅲ-Ⅴ族三结电池为例,研究了菲涅耳透镜一次聚光、棱镜二次聚光的HCPV模组的聚光特性和光电特性.结果发现.由于光线非平行入射和-菲涅耳透镜的色散现象,使得沿光轴方向短、中、长波段聚光发散及聚光不均匀,从而造成了三结电池的上、中、下各子电池光谱响应失配损失,模组光电转换性能下降;进一步,通过采用棱镜二次聚光,能较好地改善聚光和温度均匀性;通过对光轴方向上短、中、长波段的聚光特性与三结电池光谱响应匹配优化,使得模组输出功率提高10%以上.模拟结果己得到实验验证.  相似文献   

3.
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。  相似文献   

4.
新型线聚焦菲涅耳透镜设计及其聚光特性研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
聚光光伏系统中电池表面热流密度分布不均匀导致系统光电转换效率降低,同时出现局部过热问题,严重影响了光伏电池系统的效率。为了解决这一问题,本文设计了一种可以使太阳投射辐射能量均匀化分布于接收面的新型线聚焦菲涅耳透镜,并运用蒙特卡罗光线追迹法对常见的菲涅耳透镜及本文设计新型线聚焦菲涅耳透镜的聚光特性进行了对比研究。模拟结果表明,新型透镜极大地改善了电池表面热流分布的均匀性。针对新型透镜聚光特性,考察了不同设计接受面宽度、太阳光不平行灾角、入射光束波长、入射光倾角及电池位置等因素对电池表面热流密度分布的影响。  相似文献   

5.
针对传统点聚焦菲涅尔透镜聚光分布均匀性差以及聚焦光斑形状与太阳能电池片不匹配的缺点,采用离轴非旋转对称叠加方法进行了方形光斑均匀聚光菲涅尔透镜设计,透镜采用方形非旋转对称结构,设计过程中通过在透镜中心截取一方形小孔来降低聚焦光斑中心辐照度峰值,改善接收面聚光分布,以提高聚光均匀性.采用光线追迹法模拟并分析了小孔边长、离轴偏移量、离轴聚焦距等参量对聚光性能的影响,结果表明:采用该方法设计的透镜聚焦光斑形状为方形,聚光均匀度高达90%.  相似文献   

6.
张平  洪剑麟  夏念  金小伟 《应用光学》2011,32(3):389-394
 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。  相似文献   

7.
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。  相似文献   

8.
设计了一种适用于GaInP/GaInAs/Ge多结太阳电池,可在300~1800nm宽光谱范围内实现均匀聚光的菲涅耳透镜。通过实际测试,得到GaInP/GaInAs/Ge多结太阳电池的量子效率图谱和透镜主体材料硅胶的折射率色散曲线,在此基础之上采用多焦点与多设计波长相结合的方法,对菲涅耳透镜进行优化设计。基于该方法建立了几何聚光比为625倍,环距为0.3mm的透镜模型以及聚光效率、均匀性等聚光性能参数的计算模型,并利用蒙特卡罗光线追迹及实验测试的方法对其聚光性能进行分析。研究结果表明,所设计的透镜在300~1800nm宽光谱范围内以及三个子电池的光谱响应波段内都能较好地实现均匀会聚,同时具有较高的聚光效率,聚光分布均匀度高于75%,聚光效率超过80%。  相似文献   

9.
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...  相似文献   

10.
针对传统点聚焦菲涅耳透镜聚光分布均匀性较差以及聚焦光斑形状与太阳能电池片不匹配的缺点,提出了一种分区多焦点叠加方形光斑均匀聚光菲涅耳透镜的设计方法。在传统圆形同心环带点聚集菲涅耳透镜的基础上截取4个缺角等腰直角三角形菲涅耳透镜单元,做无缝拼接形成分区域四焦点叠加的方形光斑均匀聚光菲涅耳透镜,通过这4个区域光的叠加有效改善了聚光的均匀度。基于光线追迹法,采用TracePro光线模拟软件模拟并分析了环距、缺角弦长、腰长等透镜结构参数对聚焦光斑形状、聚光均匀度、辐照度等光学性能参数的影响。结果表明采用该方法设计的透镜聚焦光斑形状为方形,聚光均匀度高达90%以上。  相似文献   

11.
Two main issues governing the design of a solar concentrator module with triple-junction nano-heterostructure photovoltaic converters (PVCs) are considered: the effective concentration of radiation using Fresnel lenses and effective heat removal from PVCs. By theoretically and experimentally simulating these processes, the design parameters of module’ s elements are determined. A test batch of full-size modules has been fabricated. Each module consists of a front panel of small-size Fresnel lenses (a total of 144 lenses arranged as a 12 × 12 array) and the corresponding number of multilayer InGaP/GaAs/Ge PVCs. The PVCs are mounted on heat-distributing plates and are also integrated into a panel. The efficiency of the concentrator module with a 0.5 × 0.5-m entrance aperture measured under outdoor conditions is 24.3%, which is more than twice as high as the efficiency of standard (concentrator-free) silicon modules. In smaller test modules, the efficiency corrected for the PVC standard temperature (25° C) reaches 26.5%.  相似文献   

12.
This paper addresses the influence of illumination distribution on the performance of a high concentration photovoltaic (HCPV) module. CPV systems comprise of optical elements as well as mechanical tracking to concentrate the solar flux onto the solar receiver as well as to keep the system on track with the sun. The performance of the subcells of the multi-junction concentrator cell depends on the optical alignment of the system. Raster scanning of the incident intensity in the optical plane of the receiver and corresponding IV measurements were used to investigate the influence of illumination distribution on performance. The results show that the illumination distribution that differs between cells does affect the performance of the module. The performance of the subcells of the multi-junction concentrator cell also depends on the optical alignment of the system.  相似文献   

13.
Three-dimensional(3D) printing technology is employed to improve the photovoltaic and photothermal conversion efficiency of dye-sensitized solar cell(DSC) module. The 3D-printed concentrator is optically designed and improves the photovoltaic efficiency of the DSC module from 5.48% to 7.03%. Additionally, with the 3D-printed microfluidic device serving as water cooling, the temperature of the DSC can be effectively controlled, which is beneficial for keeping a high photovoltaic conversion efficiency for DSC module. Moreover, the 3D-printed microfluidic device can realize photothermal conversion with an instantaneous photothermal efficiency of 42.1%. The integrated device realizes a total photovoltaic and photothermal conversion efficiency of 49% at the optimal working condition.  相似文献   

14.
提出了充分利用灯具空间,具有单体双向多功能的光学设计新理念。结合LED与CPC,根据光学扩展量守恒,借助光路可逆原理与边缘光线原理,构造矩形复合抛物面。根据我国最新的《读写作业台灯性能要求》GB/T 9473-2017,以出光口半宽、台灯辐照高度、截短后杯体长度比为3个因素,设计正交实验,确定台灯矩形复合抛物面最适合参数为:出光口半宽50 mm、最大进光半角47.73°、截取杯体长度36 mm。在照明方面,该矩形复合抛物面能够满足关于A、AA级的照度和照度均匀度要求;在弱光聚集方面,其太阳能芯片位置的照度是不经聚光情况的1.25倍;在聚光模式下,太阳能芯片的光伏转化效率是非聚光模式下的1.66倍。这是对当前市面上非聚光模式收集太阳能方式的补充。  相似文献   

15.
A concentrator photovoltaic module with sunlight spectral splitting by Fresnel lens and dichroic filters is developed. The photoelectric conversion efficiency of such a module is estimated at a level of 49.4% when three single-junction cells are used and may reach 48.5–50.6% when a tandem two-junction cell is combined with narrow-band cells. Single-junction AlGaAs, GaAs, GaSb, and InGa(P)As solar sells are fabricated by zinc diffusion from the vapor phase into an n-type epitaxial layer. GaInP/GaAs cascade solar cells are prepared by MOS hydride epitaxy. The overall efficiency of the three single-junction solar cells developed for the spectral-splitting module is 38.1% (AM1.5D) at concentration ratio K c = 200x. The combination of the solar cells with the cascade structure demonstrates an efficiency of 37.9% at concentrations of 400–800 suns. The parameters of the spectral-splitting photovoltaic module are measured. The photovoltaic efficiency of this module reaches 24.7% in the case of three single-junction cells and 27.9% when the two-junction and single-junction cells are combined.  相似文献   

16.
可折叠展开式伞状龙骨聚光器的聚光性能   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
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。  相似文献   

17.
We present a novel off-axis XR concentrator design that enables a high efficiency energy collection while avoiding the shadowing problem encountered in the designs of symmetry XR type concentrator. Combining with a 1 cm2 multi-junction solar cell, the off-axis XR concentrator is able to achieve high optical efficiency of the photovoltaic system. The concentrator design is performed based on the non-imaging optic principle, with one reflective mirror (X) and one refractive lens (R). Both surfaces of the reflective and refractive element are of freeform shapes and fitted as freeform expression in the design analysis. The concentrator has concentration ratio greater than 500× and acceptance angle greater than 2°. A square homogenizing irradiance distribution on the cell is achieved with the help of a suitable rob. The tolerance of the system is analyzed. The results show that the high concentration ratio and greater acceptance angle relax all optical and mechanical tolerances reduce the production and operation cost.  相似文献   

18.
刘磊  张锁良  马亚坤  吴国浩  郑树凯  王永青 《物理学报》2013,62(3):38802-038802
太阳能热电转换是光伏效应外另一种直接将太阳辐射转变为电能的途径, 近年来已经成为太阳能利用的热点之一. 本文以Bi2Te3材料为基础构建平板集热太阳热电器件模型, 采用有限元法分析AM1.5辐射条件下器件温度分布情况, 并结合基于温度的物性参数计算集热比、热臂截面积与长度变化等因素对器件的开路电压、 最大输出功率及转化效率的影响. 研究发现: 集热比与热臂长度的变化对器件性能有显著影响, 热臂截面积的变化对器件转化效率影响相对较弱; 在这一模型中, 平板集热太阳热电器件的转化效率达到1.56%.  相似文献   

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