新型太阳能发电装置设计研究

《新型太阳能发电装置设计研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、新型太阳能发电装置设计研究（1.河南省交通运输厅高速公路洛阳管理处河南洛阳471023；2.K:安大学陕丙丙安710064）摘要：木文为了提高传统太阳能发电装置的能源利用效率，研究设计出了一种可多次吸收的视日跟踪型太阳能发电装置。首先给出了该装置的设计思路和设计要求；随后给出了相应的解决方案：曲面和光电转换杆的设计和材料的选择，太阳能跟踪方式选取。最后给出了各个部分的具体实施方案，以及实物图和总体流程图。相对于以往的太阳能，此装置能源利用效率更高。关键字：能源利用效率；新型太阳能；视日跟踪引言：随着人们对太阳能利用的深入研究，太阳能发电

2、系统逐步应用到生活的众多方面，而且达到了很好的效果。尤其在能源发电方面，太阳能得到了很好地利用，但是，传统的太阳能发电设备仍然存在各方面的缺陷，这使得太阳能的利用效率较低［1］。近年来人们从太阳能电池材料、钢化玻璃透光性、电池表面涂层、自动跟踪系统等方面进行了研宄，其最终目的都是为了提高发电设备的太阳能的利用效率。下文研究的新型太阳能发电装置亦为达到此目的［2］。1.新型太阳能发电装置的设计思路为了在原有的基础上提高设备的光电转换效率，试图通过改变传统太阳能发电设备的结构，设计一种新型太阳能发电设备，不但可以对太阳光经过多次吸收，而且異

3、有太阳自动跟踪装置，通过控制系统驱动电机对太阳能设备的朝向以及角度进行调整，提高太阳能的入射量，从而达到提高设备太阳能吸收效率的目的。1.1、设计思路来源传统的太阳能聚光器利用抛物镜面将太阳能进行反射，然后使太阳光聚集在抛物面的球心位置，使该位置的太阳能不断增加，人们通常利用聚集在该点的太阳能进行加热操作。通过这样的设备我们可以想到一个思路：如果将该聚光器抛物镜面改装成太阳能电池，制作成抛物面型的太阳能发电设备，可以对太阳光进行吸收发电。［3-5】但是，经过分析发现，如果我们想对太阳光进行二次或者多次吸收，这样的设计是不合理的，因为根据

4、太阳能聚光器的原理，太阳光经过抛物面设备反射后依然会聚集在一点，此处的能量会越来越高，最后会超出光电转换设备最大承受温度。所以想要再次吸收反射后的太阳能，就必须将反射后的太阳能分散开来。接下来介绍一个新的设计思路。1.2、基本设计思路通过上述分析，为了使经过反射后的太阳能分散开来，不再聚集在一个点上。通过研究分析，我们改变了抛物面的形状，拟合出了一种新的曲面，这种曲面是由一个个同心圆累积而成，反射后的太阳能经过该曲面后会聚集成一个线状，这个线状正好与各个同心圆的圆心连接而成线状重合。因此，我们可以设计这样的一个曲面，然后在冋心圆的圆心位

5、置设计一个杆状的光电转换设备。至此，新型太阳能发电装置的初步模型就基本形成。1.具体设计2.1、曲面的设计按照上面的基本思路分析，通过相应的数学工具再结合光学理论，我们拟合出了可以满足设计条件的曲面。接下来我们通过提取曲面的截图，研究垂直太阳光入射到该曲面的情况，假设该曲面始终垂直朝向太阳，画出此种情况下太阳光光线轨迹，并设计草图3.1如下所示。从上图中我们可以发现，当太阳光垂直入射到该曲面时，左右相对称位置反射后的光线总会相交于一点，而所冇的点连接起来就汇聚成了一条线，如图中所示的那条粗黑线。2.2、杆状光电转换设备的设计通过上述的分

6、析，我们知道太阳光通过上述设计好的曲面反射后，会汇聚形成线状。在起初设计时，我们就是希望可以将反射后的太阳光进行二次吸收利用，将艽转换成电能，提高传统太阳能发电装置的能源转换效率。因此，对于经过反射后太阳光形成的线状可以用类似杆状的光电转换设备来取代，通过这样的设备，就可以将反射后的太阳光进行二次吸收利用。曲面整体设计草图2.2如下所示。2.3、太阳能电池材料的选择因为上述设计的曲面形状要求所选用的材料需要较好的操作性，并且要求低成本，设计初衷就是为了提高传统太阳能发电设备的光电转换效率，所以选择的材料首先要具备较好的光电转换效率。综合

7、效率、可操作性、价格等因素，再加之使用环境，普及度等因素，选择多元化合物薄膜材料更为合适，不仅光电转换效率高，还具有成本等方面的优势，前景被看好。单晶硅、多晶硅或染料敏化材料次之。［6］因此，在设计吋太阳能曲面以及杆状设备材料的最佳选择应该是多元化合物薄膜材料，这种材料从各方面都满足了我们的设计要求。2.4、太阳能自动跟踪系统研究在设计好整个光电转换部分以及研宄选择好所需的材料，完成太阳能多次吸收之外，要在原奋的基础上更大限度地提高太阳能的利用效率，还应提高太阳光入射强度。目前国内外采用的跟踪太阳的方法有很多，但不外乎三种方式:①光电跟

8、踪；②视日运动轨迹跟踪；③视日运动轨迹跟踪和光电跟踪相结合。［7］光电跟踪是闭环的随机系统。艽结构简单、灵敏度高，但是容易受天气条件影响。视日运动轨迹跟踪是开环的控制系统，其跟踪过程不受外界环境干扰,有较高