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采用数倍聚光的光伏发电系统

信息来源:nooeoo.com  时间:2008-02-15  浏览次数:139

  1、采用数倍聚光的光伏发电系统的主要功能和特点
  图1即是目前安装在中科院理论物理所楼顶示范运行的两台采用数倍聚光的光伏发电装置的照片,每台发电装置的峰值功率150W,如同镶嵌着18颗钻石,在阳光下熠熠生辉,而“绿色的”电流则源源不断的流出,最大发电电流可以达到16A。其实,每颗“钻石”是由一个普通的单晶硅光伏电池和一个八面体反射镜围成的光漏斗组成(见图1照片)。八面体的光漏斗的作用在于,将太阳光通过平面反射的方法折叠并聚集起来,形成4倍的太阳光强并均匀地照在光漏斗底部的硅光伏电池上。这样,在一个太阳光强照射下峰值功率仅为2.2W的每个光伏电池的实际功率则提高到4倍即8.8W左右,18颗“钻石”串联起来,一个太阳光强下峰值功率仅为39W的光伏电池组的峰值输出功率提高到了150W(其并非严格的4倍是因为存在一些反射、折射损失)。因此,与传统的平板固定式光伏发电系统相比,新的“采用数倍聚光的光伏发电系统”可以在同样的发电功率等级条件下,节省3/4的硅电池;或者说在使用同样数量的硅光伏电池的条件下,可以将实际输出功率增加到4倍。
  2、国外采用数倍聚光的尝试为什么没有推广开来?
  专家们已经研究发现,硅光伏电池在一个太阳光强下使用实际上是大材小用,因为光伏电池可以承受更高的光强,发出的电流成比例增加而又不至于影响光伏电池寿命。通过聚光提高太阳能发电的效益,国外已经有过一些工业化尝试。比如利用菲涅尔透镜实现3~7倍的聚光,但由于透射聚光的光强均匀性较差、且特制透镜成本降低的速度赶不上高反射率的平面镜,国外开始尝试通过反射实现聚光,比如德国ZSW公司发明了V型聚光器实现了2倍聚光,美国的Falbel发明了四面体的聚光器实现了2.36倍聚光。尽管实现2倍聚光也可以节省50%的光伏电池,但是相对于聚光器所增加的成本,总体的经济效益并不明显。
  尽管反射聚光具有均匀性好的特点,但是如何利用反射方法以较低的成本实现3倍以上的聚光一直是国外没有成功解决的问题,因此依靠传统的反射方法在普通光伏电池上实现数倍聚光的光伏发电系统未能得到广泛应用。而在陈应天教授所独创的新的光学聚焦与跟踪理论的诸多应用中,其中的一个重要实践便是突破传统反射法所遇到的障碍,开发出一种低成本、高聚光比的反射聚光器。
  来源:SRC-8099 作者:王亦楠

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