太阳能建材技术的研究与开发（I）——光伏屋顶热性能的调查

为了对综合利用生态能源技术进行研究和发展，上海交大太阳能研究所建造了JD—01号生态能源房。根据在大规模应用中节省建材和施工费及追求建筑美观的意图出发，实验性地开发了太阳能屋顶一体化技术。为了调查太阳电池组件作为建筑模块使用时其背面温度的上升规律及对太阳电池性能的影响，供今后设计类似系统时参考，实际测定和讨论了太阳电池背面温度与太阳辐照度、环境温度的关系，结果表明有自然通风通道的光伏屋顶的温度特性与支架布置型太阳电池方阵基本相同。     

植物布置模式对光伏组件和屋面被动降温及水分蒸发的影响

绿色光伏屋顶是一种光伏组件遮阳与植被绿化相结合的隔热屋顶,为了揭示植物布置模式对光伏组件和屋面降温的影响,提出了2种植物布置模式并建立了2个混凝土屋顶试验小室。分别对光伏组件背面和屋面上表面温度、植物叶片温度和蒸发量进行测试和对比分析。结果表明：1）相对于植物架空布置模式,植物直接实铺在屋面上可有效降低屋面上表温度平均值和波幅值;2）植物与光伏组件背面距离增加时会减弱其对光伏组件的冷却效果,间距为10 cm时冷却效果较为明显;3）植物与光伏组件背面距离变小时,叶片温度会变高,水分蒸发量变多。因此,植物直接实铺模式有利于绿植光伏屋面节水和节能。     

智能型太阳能屋顶系统

太阳能屋顶与建筑结合是太阳能应用领域的新趋势，上海交通大学的太阳能屋顶系统是把太阳能发电与建筑、实用与科研结合在一起的一个实例。同时，为了增强其示范效果，在整体设计时考虑了安装数据采集器及远程监控装置，使其成为一种智能型的太阳能发电系统。本文提出该系统设计思路同大家探讨，以共同促进太阳能建筑事业的发展。１设计目的a解决光伏组件安装在屋面上而不是地面上所带来的一系列问题，以满足建筑一体化的要求；b在有电地区做到最大限度地降低造价；c如何配置更精确的数据处理系统。２设计方案为了达到上述目的，采取了如下…     

强化导热相变材料对PV/PCM热控特性影响研究

文章建立了光伏/相变材料(PV/PCM)太阳能热控系统二维模型,并根据模拟结果研究了相变材料热导率对太阳电池热控特性的影响。模拟结果表明,当PCM热导率由0.3 W/(m·K)逐渐增加至1.1 W/(m·K)时,相变材料对太阳电池的热控效果越来越好。此外,文章设计了PCM热导率分别为0.8,1.1 W/(m·K)的PV/PCM太阳能热控系统实验装置,在模拟光源和自然光条件下,对太阳能热控系统实验装置的输出功率以及太阳电池的温度进行测试。实验结果表明:在模拟光源下,与无PCM太阳电池相比,PCM热导率分别为0.8,1.1 W/(m·K)的太阳电池的最高温度分别降低了4.6,10.8℃,平均输出功率分别提高了2.2%,4.1%;在自然光条件下,与无PCM太阳电池相比,PCM热导率分别为0.8,1.1 W/(m·K)的太阳电池的最高温度分别降低了9.7,12℃,平均输出功率分别提高了3.1%,5.98%。     

国际太阳能新闻

▲美国在弗吉尼亚州建造了一个用太阳能采暖的火车站。此车站的屋顶上装有400平方英尺(约合37平方米)的平板集热器和88平方英尺(约合8.1平方米)的太阳电池板。据称,该建筑一年可望节省2,200美元的费用。▲澳大利亚正在修建一条无线电通信线路,全长1,600公里。全部由太阳电池供电,目前已建成40个微波中继站。(王君一)     

PECVD工艺制备的背面氮化硅薄膜对双面单晶硅太阳电池EL发黑的影响

以采用PECVd工艺制备的背面氮化硅薄膜对双面单晶硅太阳电池电致发光(EL)发黑的影响为研究对象进行了实验验证。结果表明,当背面氮化硅薄膜中底层膜的折射率较低时,会导致双面单晶硅太阳电池背电极位置的EL发黑;底层膜和中层膜的折射率过高时,会导致双面单晶硅太阳电池的EL大面积发黑;上层膜边缘的折射率较高时,会导致双面单晶硅太阳电池的边缘位置EL发黑。对于双面单晶硅太阳电池而言,采用PECVd工艺制备背面氮化硅薄膜时制定合理的底层膜、中层膜,以及上层膜边缘的折射率范围,可以有效避免双面单晶硅太阳电池不良品的产生。     

美国新型太阳能建筑

在美国 ,太阳能住宅称为建筑物一体化设计 ,即不再采用在屋顶上安装一个笨重的装置来收集太阳能 ,而是将半导体太阳能电池直接嵌入墙壁和屋顶内。太阳能电池能够在白天高峰时间内产生过剩的电能 ,从而形成电能储备 ,以供随时使用。根据一体化的设计思想 ,美国电力供应部和能源部合作正推出一项新型建筑部件。如住宅屋顶太阳能“屋面板”及用于商业性建筑正面的“窗帘式墙壁”。(摘自《节能与环保》)美国新型太阳能建筑     

简单实用的太阳能电热一体化组件

简要介绍了温度对太阳电池性能的影响和太阳电池散热及光伏光热综合利用模式.研究了水冷扁盒式不锈钢结构和水冷管板式铜铝复合结构的光伏热转换技术及太阳能电热联产一体化(PV/T)组件的设计制造及性能.通过测试对比表明:水冷管板式铜铝复合PV/T组件简单实用,具有推广价值.     

太阳能冷管空调与建筑结合的试验研究

将能够同时制冷和制热的太阳能吸附制冷管组装成单元,再将8组单元组成一个太阳能空调系统,利用该太阳能空调系统与一个坡型屋顶办公建筑结合,通过该太阳能空调系统向房间提供冷量和生活热水.对该太阳能空调与住宅建筑的能量耦合进行试验研究,得到以下结论:在太阳能辐射量为21～23MJ·m-2之间时,该太阳能空调系统可以向房间提供冷量约27MJ,最大送回风温差约为7℃,最大制冷功率约为1.1kW,同时该系统还可以向房间提供45℃热水约450kg,整体系统的COP约为0.15.该太阳能空调系统与建筑结合减少空调电力消耗约3kWh/d,减少热水耗用标准煤2.7kg/d,可以降低建筑对电力的消耗和依赖,实现构造绿色节能建筑的理念.     

太阳电池冷却及光伏/光热一体技术的新进展

由于太阳电池光电转换效率随自身温度的升高而下降,因而对太阳电池进行冷却成为当前太阳能光伏研究的一项重要内容;同时,在太阳电池冷却的研究课题当中引申出了光伏与光热相结合(PV/T)的概念,使太阳电池转换而成的热量得以应用,这是新能源产业的一项重要发展趋势.收集并整理了近5年国内外的太阳电池冷却方法和光伏光热一体化研究成果...     

太阳能建筑一体化设计实例

<正>国内外的大多数太阳能住宅,为了获取更多的能源,太阳能建筑的形体和立面都受到影响。向阳的立面不是采用玻璃幕墙,就是安装太阳电池板,大大削弱了建筑美感,同时也使太阳能利用方式趋于单调。本文介绍宁夏银川、广西桂林、河南郑州以及上海、北京等不同地域需求的实例,反映太阳能建筑一体化设计中的效果。     

背面结构对铝背发射极n型单晶硅太阳电池的影响研究

研究背面结构对铝背发射极n型单晶硅太阳电池的影响,提出背面抛光结构铝背发射极n型单晶硅太阳电池的制备方法。使用少子寿命测试仪、扫描电镜(SEM)、量子效率测试仪及太阳电池测试仪对电池的表面复合速率、微观结构、量子效率和电性能进行测定。结果表明:对铝背发射极n型单晶硅太阳电池,背面抛光结构优于背面金字塔绒面结构,背面抛光结构可降低电池背面的复合速率、改善p-n结质量、提高量子效率,使电池转换效率提高0.34%。     

西北新农村建筑太阳能主动供暖试验研究

为了降低西北新农村建筑采暖的能耗,改善室内生活环境,通过试验研究了太阳能主动供暖和传统小型燃煤锅炉供暖的西北新农村建筑的室内热环境、空气质量和采暖能耗的差异。研究结果表明:在室外环境最低温度为-16.2℃条件下,太阳能主动供暖建筑室内平均温度和平均辐射温度分别高出对比建筑5.4℃和3.3℃;在天气晴朗情况下,当室外环境的平均温度高于4.2℃且室外环境的最低温度高于-1.6℃时,仅利用太阳能进行供暖即可满足西北新农村建筑的供暖需求;太阳能主动供暖建筑室内CO,NO2,SO2,CO2及可吸入颗粒物PM10的浓度分别是对比建筑的0.45倍、0.48倍、0.56倍、0.59倍和0.5倍;经过分析得到太阳能主动供暖时室内环境温度与散热片内热水温度以及室外环境温度的二元线性关系;太阳能主动供暖的节能率为86.6%。     

上海市分布式光伏发电发展规划研究

在对本市太阳能光伏项目建设情况进行全面的调研与分析的基础上,明确了本市太阳能光伏发展的阶段与方向;并对本市光伏资源进行了进一步评估分析,其中包括本市太阳能辐射资源与建筑屋顶资源情况,经测算,本市约共有2亿m2的屋顶面积,其中可加以利用的屋顶约占40%,经对其建筑功能类型的组成结构分析后,提出本市大力推进分布式光伏发电的实施途径是先工业建筑再公共建筑,然后再别墅等居住建筑,建设类型分先新建建筑再既有建筑的实施路径,并结合本市目前城市建设重点,提出了规划布局建议。     

背面蒸镀铝金属化N型PERT太阳电池退火过程的研究

在N型PERT太阳电池制备过程中,蒸镀铝可作为太阳电池背面的金属电极,但是由于背面激光开膜所引起的氧化层会影响太阳电池的串联电阻(R_s),所以必须在蒸镀铝工序完成后对太阳电池进行退火处理以减少Rs。文章重点研究了以蒸镀铝为背电极的N型PERT太阳电池在不同退火工艺下的性能差异,研究结果表明,退火温度不变,随着退火时间的增加,Rs逐渐降低,填充因子(FF)和短路电流密度(J_(sc))迅速升高,开路电压(V_(oc))则缓慢升高,如果退火时间恰当,R_s会降得很低,V_(oc)也会处于峰值,此时电池效率(E_(ta))最大,最终在退火温度为380℃,且退火时间为40 s时,太阳电池的E_(ta)可达到20.77%。通过研究发现:太阳电池的退火过程可用阿伦尼乌斯公式来表达,通过此方程得出了铝和氧化硅退火反应的表观活化能为91.89 k J/mol。     

激光开槽对MWT+PERC单晶硅太阳电池性能影响的研究

金属缠绕穿透(MWT)技术和钝化发射极及背接触(PERC)技术叠加应用可获得较高的硅太阳电池转换效率,且可以降低硅材料的损耗,但不同的背面激光开槽工艺会对电池的电性能产生不同影响。在保证同批次单晶硅片的背面开槽率(2.10%)不变时,针对MWT+PERC单晶硅太阳电池工艺中的背面激光开槽工艺进行了研究。通过调节激光功率的大小来改变开槽宽度与开槽线间距的大小,从而探究不同开槽图形对MWT+PERC单晶硅太阳电池电性能的影响;同时在3D显微镜下观察不同开槽宽度时硅片表面的激光光斑质量,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察不同开槽宽度时这类电池烧结后局部接触区域的形貌。结果表明,开槽宽度在33～35μm、开槽线间距为0.90±0.05 mm时,MWT+PERC单晶硅太阳电池的电性能及开槽形貌质量最佳。     

建筑一体化太阳能烟囱的通风性能研究

针对广州地区的二层别墅,在其南外墙和南向屋顶设置竖直和沿屋顶倾斜的串联太阳能烟囱,并对其通风性能进行了研究。就烟囱的总长和宽度、二层入口倾斜角度及倾斜段与竖直段长度比例等几何因素对其通风性能的影响进行了模拟计算。计算显示,随着烟囱长度的增加其通风性能随之增强;随着太阳能烟囱宽度的增加,烟囱流量先增大后减小,存在一个通风的最优长宽比,约为12:1;二层入口向下倾斜时,随着角度的增大,烟囱流量先增大后减小,最优倾角为4°;总长固定时,倾斜段与竖直段长度比例同样影响烟囱流量,按照建筑规范,建筑层高取规范最大值时烟囱流量最大。     

建筑屋顶太阳能光伏发电项目的分析研究

介绍了建筑屋顶太阳能发电系统的基本组成及分类,指出光伏建筑一体化（BIPV）是光伏技术的热点,具有许多优势。就江苏淮安屋顶光伏并网发电项目的方案、成本、经济和社会效益等方面进行分析。     

锥形建筑太阳电池板辐射量的计算研究

为提高锥形建筑太阳能的收集和利用,提出一种采用瞬时辐射量建立的太阳电池板动态数学模型。按月引入日照系数,通过对太阳电池板上瞬时辐射量的连续积分获得计算周期内的太阳辐射总量。以锥形建筑较多的内蒙古二连浩特地区为例,计算不同坡度圆锥面上太阳电池板不同覆盖面积的太阳辐射量,并以0.1°为坡度增长步长,计算圆锥面上太阳电池板不同覆盖面积的最佳坡度角。仿真计算表明,覆盖面积越大,则最佳坡度角越小、太阳能利用率越低。     

光伏/光热-地源热泵联合供热系统运行性能研究

为解决太阳电池的发电效率随温度升高而下降以及地源热泵系统供热引起的土壤热失衡问题,以典型居住建筑的光伏/光热-地源热泵（PV/T-GSHP）联合供热系统为研究对象,基于TRNSYS软件,采用土壤温度、地源热泵机组季节能效比、光伏发电效率和太阳能保证率为评价指标,对该联合供热系统进行运行性能分析。研究结果表明：夏热冬冷地区（以长沙为例）太阳能保证率相对较高,PV/T组件面积为满屋顶最大化安装（900 m²）时,第20年末土壤温度相比初始地温仅升高0.8 ℃,热泵机组季节能效比约为5.1,太阳能保证率为97.0%~98.7%;不同气候地区的太阳能保证率与PV/T组件面积和建筑全年累计供热量有关,通过定义单位建筑全年累计供热量PV/T组件面积指标,得到中国不同气候地区的太阳能保证率与该指标的耦合关系,回归方程的决定系数R²为0.983,得出在已知建筑全年累计供热量和太阳保证率设计目标值的条件下所需PV/T组件面积的计算方法。PV/T-GSHP联合供热系统的全年运行能耗显著小于平板太阳能集热器-地源热泵联合系统（最小降幅为沈阳,49.7%）,远小于空气源热泵（最小降幅为石家庄,79.8%）和燃气壁挂炉（最小降幅为沈阳,65.1%）。