热光伏电池课题报告201220140121

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1、EASTCHINAINSTITUTEOFTECHNOLOGY学院专业班级学号姓名王忠敏机械与电子工程学院电子科学与技术12214012012201401212015年11月25日热光伏电池简介一、绪论当人们提到太阳能热利用时，总是首先想到“生产热水”这一简单的功能，然而技术的发展早己突破了人们的想象。实际上，太阳能热利用主要分为低温热利用、中温热利用和高温热利用。太阳能热水器只是低温的太阳能利用，是太阳能热利用的很小部分。在中国，工业用能约占70%的能耗，因此工业中高温用热己经成为目前高能耗的主要来源。在太阳能的中高温应用领域方面，如太阳

2、能热发电、取暖、制冷、海水淡化、啤酒发酵等，我国目前基木上还是一片空白。热光伏发电系统的概念课追溯到20世纪60年代，但由于当吋科研水平的限制直到90年代屮期才有较大的进展。直到最近几年，才显示出了世纪的应用前景。通过几何结构的设计，入射和输出的功率密度远远大于平板型光伏发电系统,在光电转化效率和同的情况下，其输出功率密度可达平板型的光伏发电系统的50倍，热光伏发电系统主要的有点有：理论效率较高、噪音低、无移动部件、可靠性高、高体积比功率、高重量比功率、高功率密度、便携性、无噪音运行、较低的运行费用，其输入的热能可以使太阳能也可以是其他燃

3、料燃烧所释放的热能，并且对燃料的种类没有特殊的要求，可将热能和发电结合在一起。二、光伏发电光伏发电：是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过申联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电，其基本原理就是“光伏效应”。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属屮某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成力光电

4、子。三、光生伏特效应英文名称：Photovoltaiceffecto光生伏特效应是指半导体在受到光照射时产生电动势的现象。光生伏特效应一（可制作光电池、光敏二极管、光敏三极管和半导体位置敏感器件传感器）；侧向光生伏特效应（殿巴效应）一（可制作半导体位罝敏感器件（反转光敏二极管）传感器）；PN结光生伏特效应一（可制作光电池、光敏二极管和光敏三极管传感器）。UI典型的热光伏系统包括以下几个部分:热源、热福射器、光学滤波器、热光伏电池（转换器件）。其他子系统是作为提高系统的转换效率或者为能量的lH

5、收循环利用而适当增加的，如热回收器、辅助组件等

6、等。热回收器进行热能的系统化再利用，辅助组件用于转换器的散热、废气废热的排放和整个系统的集成。由于实际的系统受热光伏电池pn结理论的限制，计算的预期效率只能达到20%~30%,所以提高效率是TPV系统研究所面临的重要问题。五、热辐射器热辐射器是将热源发出的能量（如太阳能、化学能、生物能等）转换成热輻射能，并提供给半导体转换器的装置，其表面温度在100（T2000e范围内。到目前为止，已研究发现的热辐射器主要分为宽带辐射器（乂称黑体辐射器）和选择性辐射器、六、滤波器滤波器也称为光学滤波器或者光谱控制器，用来实现热辐射器与热光伏电池之间的光学

7、匹配。无论是黑体辐射器还是选择性辐射器都会不可避免地产生一些能量低于光电转换器件的禁带宽度而不能转换为电能的光子，这部分能量会加热整个系统及光伏电池，因此必须被冋收利用，以提高系统的热电转换效率。滤波器的主要作用就是将热光伏电池不能转换成电能的光子反射回热辐射器重新利用。虽然滤波器对效率有较大影响，但对整个系统的输出功率没有影响。目前,对滤波器的要求不仅仅局限于反射波长较长的低能光子，也可将波长较短的高能光子反射回辐射体，以免造成过剩电负荷。迄今为止对于滤波器材料的研究已涉及基于绝缘栈的多层滤波器、基于TCOS（透明导电氧化物）的等离子体

8、滤波器、由共振天线列组成的滤波器以及背面反射器等。七、热光伏电池热光伏电池是热光伏系统中的核心部件,用来实现热辐射能和电能的转换。热光伏电池的效率是决定整个系统效率最为关键的一部分，长期以来，各国科学家都致力于研宄可以较为准确地测定其效率的模型及方法，包括辐射复合法、经验方法等，虽然都还不完善，但为半异体转换装置效率的测定奠定了理论基础。