复合弹性太阳能聚光器的光学特性

近年来,由于非成象聚光器具有接受在入射角范围内辐射的能力,因此聚光器已被人们所注意。理想的柱面集中器,例如复合抛物面太阳能聚光器(CPC),对于一个给定的接受角θ_m,也就是C=1/sinθ,显示出了最高聚光比的可能性。近似CPC的聚光器已经提出,虽然这种聚光器与CPC比较起来光学性能有所减弱,但它可以容易地制造。     

可用于建筑采暖的槽式复合抛物面聚光器光热特性研究

文章针对太阳能建筑采暖系统集热面积大、换热介质抗冻能力差的问题,设计了一种新型的槽式复合抛物面聚光建筑采暖系统,并分析了该系统中槽式复合抛物面聚光器的聚光原理。文章还建立了槽式复合抛物面聚光器的三维模型,而后利用光学仿真软件分析该聚光器的聚光性能,并搭建试验台研究空气流速对该聚光器光热转化效率的影响。分析结果表明:在光线入射偏角为10°的条件下,当接收体中心与聚光器底部的间距为90 mm时,槽式复合抛物面聚光器的光线接收率和聚光效率最优,分别为65.54%和60.25%;在实际天气条件下,槽式复合抛物面聚光器光热转化效率随空气流速增加而升高,当空气流速为4 m/s时,该聚光器的光热转化效率达到最大值,为76.73%。     

具有折射棱镜盖的圆桶式CPC聚光器研制与性能测试

在圆桶式复合抛物面聚光器(CPC)聚光器研究的基础上,增加一个透明的折射棱镜上盖,并进行一系列的整体优化设计,研制出一种新的非跟踪CPC聚光器,并通过对焦点温度和砷化镓电池光伏转换电流值的实际测试方式,测其水平放置并在超出最大入射半角后的聚光度分别达到3.0和5.3倍,可实现较好的非跟踪聚光效果。但该聚光器材料选型或加工工艺会限制其聚光性能。若这些问题得以解决,具有较高聚光度的非跟踪复合抛物面聚光器将会得到开发应用。     

内聚光型太阳能光电-光热复合管的光学设计

根据非跟踪内聚光型太阳能光电-光热复合管的结构形式及其受光体的特殊需求,采用Winston的CPC设计原理,对圆管内具有特殊形状的半圆柱接收器的复合抛物面聚光器进行光学设计,得到了较为理想的聚光器设计曲线,并对结果进行数值仿真,给出各入射角的光线分布图和光强分布图。     

复合抛物面槽式光伏聚光器性能研究

文章提出了一种复合抛物面槽式光伏聚光器,介绍了该聚光器的工作原理,利用Solidworks软件对其进行三维建模,并通过光学仿真软件对不同入射偏角、光伏组件不同安装位置时接收体表面的光线接受率和聚光效率进行计算。该课题组搭建了复合抛物面槽式光伏聚光器试验台,对该光伏聚光器的输出电功率进行了测试和对比分析。结果表明:当复合抛物面槽式光伏聚光器径向入射偏角的变化范围为0~7°时,光线接受率为99.35%~60.49%;聚光效率随轴向入射偏角的增大呈线性降低的变化趋势;光线接受率和聚光效率随光伏组件与入射光之间夹角的增大而降低;在自然天气条件下,复合抛物面槽式光伏聚光器的输出电功率约为相同测试条件下平板光伏组件的2倍。     

散射占比对低倍CPC热性能影响的对比实验研究

搭建聚光比分别为1.5、2.0和3.0的复合抛物面聚光器(CPC)对比实验系统,在集热器进口温度110℃条件下,对比实验研究散射辐照占总辐照比例(散射占比)对3种聚光比CPC系统集热性能的影响,并对我国不同地区典型辐照资源条件下CPC聚光集热的热性能进行分析。结果表明:散射占比对低倍CPC集热性能有明显影响,对于同一聚光比CPC,CPC热效率均随散射占比的降低而提高;对于不同聚光比CPC,1.5×CPC在散射占比高时热效率最高,3.0×CPC仅在散射占比低的晴天具有最高热效率。     

槽式太阳能聚光集热技术

详细讨论了槽式太阳能聚光集热技术的最新进展,对不同聚光集热器支撑机构进行了对比分析.结果表明,EUROTROUGH聚光器的支撑机构性能最优.此外,还对抛物面聚光镜和主要的槽式太阳能集热管技术进行了讨论分析.     

国内可再生能源文献信息

GN070401 内聚光型太阳能光电-光热复合管的光学设计.彭祖林,葛洪川,高汉三,等.太阳能学报,2007,28(6):577-582. 根据非跟踪内聚光型太阳能光电-光热复合管的结构形式及其受光体的特殊要求,采用Winston的CPC设计原理,对圆管内具有特殊形状的半圆接受器的复合抛物面聚光器进行光学设计,得到了较为理想的聚光器设计曲线,并对结果进行数值仿真,给出各入射角的光线分布图和光强分布图.     

消除复合抛物面聚光器二次反射的设计研究

建立未截短的原复合抛物面聚光器(CPC)、1/2截短CPC以及消除二次反射设计CPC的数学模型,根据光线追踪法和蒙特卡罗法,在几何聚光比为2~10内,计算CPC高度与出射光孔宽度的比值,并依据该比值分析CPC的经济性,计算CPC最佳均匀面上的非均匀度和最大辐照度,进而分析CPC聚光均匀性.结果表明:在相同几何聚光比下,消除二次反射设计CPC的经济性和聚光均匀性最好.     

复合抛物面聚光光热光电耦合供能装置性能研究

鉴于非跟踪复合抛物面聚光器光线接收率受入射偏角影响较大,设计一种复合抛物面聚光光热光电耦合供能装置,通过在复合抛物面聚光器入光口增设板背相对的双面光伏组件,将逸出光线再次接收以实现电能输出,利用光学仿真软件对该装置光学性能进行理论分析,对比研究光线入射偏角对装置光线接收率的影响机理,基于光学计算结果,搭建复合抛物面聚光光热光电耦合供能装置性能测试实验台,在晴好天气下,探究接收体形状对装置空气介质温升、光热转化效率、腔内温度等的影响,分析光伏组件随运行工况的变化规律。结果表明,相比于传统复合抛物面聚光器,入射偏角α对该装置光线接收率影响较小,α=12°时装置光线接收率为97.5%,比同尺寸参数复合抛物面聚光器光线接收率增加了47.73%,空气流速为2.87 m/s时,内嵌米字型接收体装置的最大进出口温差为14.6℃,比内嵌网状接收体时高4℃,光线正入射时,两者的平均光热转化效率分别为77.27%与61.28%;2号光伏组件的最大发电功率为0.77 W,比1号光伏组件增加45.28%,该技术对于提高非跟踪复合抛物面聚光装置综合性能具有参考价值。     

晶体硅粒太阳电池的硅粒层研究

为降低太阳电池的制造成本,设计了一种新颖的太阳电池－硅粒太阳电池。采用淮相外延方法,成功地在劣质单晶硅片上生长出粒度均匀,大小适宜,排列整齐和光电特性优良的单晶硅粒。报道了该单晶硅粒的生长方法,生长动力学以及硅粒层的形貌的一些半导体特性。     

大型光伏发电聚光器跟踪机构的研制

介绍了一种摩擦轮驱动和丝杆驱动组合的二维跟踪机构,在此基础上对跟踪可能产生的误差进行分析,并通过实践验证,得出此种驱动方案适用于各种大型光伏发电聚光器实时跟踪太阳的方位角和高度角.     

染料敏化太阳电池中电子传输性能

通过检测染料敏化TiO2纳米晶太阳电池中TiO2膜厚度和入射光的强度对电池光电转换性能的影响来研究电池中电子的传输性能。结果表明：TiO2膜厚度和入射光强度对电池性能有很大的影响。当TiO2膜厚度增大时，电池的短路电流(Isc)加大，而填充因子(ff)下降，开路电压(Voc)先上升后下降，电池的单色光光电转化效率(IPCE)增大；当光强度加大时，电池的短路电流和开路电压均增加，但是电池的填充因子降低。并用UV-Vis等手段表征了染料RuL2(SCN)2。     

太阳光Fenton氧化-混凝联合处理含酚废水

研究了煤气含酚废水和模拟苯酚废水的太阳光Fenton氧化-混凝联合处理技术,比较了混凝法、太阳光Fenton氧化法及其联合技术对含酚废水的处理效果。结果表明,太阳光Fenton体系可有效地氧化降解含酚废水,但废水完全矿化所需的H2O2用量较大,导致处理成本较高。含酚废水直接采用混凝处理的效果不理想,CODCr和挥发酚去除率较低(6.5%～28.7%)。采用太阳光Fenton氧化-混凝联合技术处理中等浓度的煤气含酚废水,使其CODCr和挥发酚浓度达到国家二级排放标准,只需投加700mg/L的H2O2,而单纯采用太阳光Fenton氧化所需消耗的H2O2大于2800mg/L,即联合技术可节约H2O2用量3倍以上。结果还表明晴天下太阳光Fenton氧化反应45min与人工电紫外光Fenton氧化反应30min对含酚废水的处理效果相当。太阳光Fenton氧化-混凝联合技术具有能耗低、处理效率高、处理量大等特点,在环境治理领域具有更广阔的应用前景。     

一种测定光催化反应器中紫外光辐射能的新方法

设计了一种利用光导纤维测定多相光催化反应器中紫外光辐射能的新方法，并系统地研究了影响光催化反应器中紫外光辐射能分布规律的各种因素。结果表明：光催化剂对紫外光辐射能的吸收和阻挡作用较大，其紫外光辐射能量与在反应器中的穿透距离之间的关系可用一指数方程表示，Y=8．98exp(-1．1408X)。紫外光辐射能在反应器中轴向上的分布是不均匀的，在反应器的中间处最强，而在反应器上、下两部分则较小。     

相变墙体应用于轻钢结构太阳房的研究

阐述了轻质相变墙体的制备和热工性能分析,详细介绍了在西宁地区某轻钢结构被动式太阳房中的工程设计及应用情况,通过在无采暖设备情况下进行了室内环境温度的测试,评价采用轻质相变墙体的轻钢结构建筑作为被动式太阳房设计和使用的实验效果。实验结果显示轻质相变墙体应用于轻钢结构试验房,增大了建筑的蓄热能力和热惰性指标值,能有效对太阳热能进行储放,与普通轻钢结构试验房相比较,显著改善夜间室内热环境。     

季节性负载光伏方阵的倾角

朝向赤道的固定式光伏方阵最佳倾角除了取决于当地的气象和地理条件以外 ,还与负载的性质有关。研究了均衡性、季节性和临时性三种负载的特点。根据Hay提出的天空散射辐射各向异性的模型 ,计算了倾斜面上的太阳辐照量。分析结果表明 ,对于夏季耗电量多的“夏天型”负载 ,倾角应取方阵面上全年接收到最多太阳辐照量的角度 ,通常都小于当地纬度。对于冬季耗电量多的“冬天型”负载 ,在北半球 ,尽管 12月份耗电量最多 ,但不能取该月份接收到最多太阳辐照量的角度为方阵倾角 ,因为这样在夏天接收到的太阳辐射照量削弱太多。根据光控太阳能路灯的实例分析表明 ,“冬天型”负载所取方阵的最佳倾角比平均日耗电量相同的均衡性负载的最佳倾角 βopt大 5～ 10°较为合适     

可见光谱对混合光合细菌产氢和生长特性的影响

分别以不同光源蓝光(400～20nm)、绿光(550～570nm)、黄光(约590nm)、红光(600～700nm)、白光LED(发光二极管多色混合光谱带)和白炽灯(连续光谱)作为产氢光源,对光合细菌产氢和生长的影响进行了对比研究。结果表明,混合光合产氢细菌对吸收峰处的光都有较好的吸收和利用,其中尤以黄色光源最为突出,产氢较稳定且产氢量最大。     

培养基对海水绿藻Platymonas subcordiformis生长和无硫光照产氢的影响

研究了基于淡水绿藻Chlamydomona reinhardtii培养基TAP的优化培养基(OM)和传统康维方培养基(TM)对海水绿藻Platymonas subcordiformis培养和无硫光照产氢的影响.研究结果表明OM培养6～8d就能达到对数生长后期,藻密度为(1.80～2.00)×10~6 cells·mL~(-1),而TM需要18～20d;OM培养藻细胞对数生长后期叶绿素、淀粉和蛋白含量分别为10.74、149.50和213.00μg·mL~(-1),均高于TM培养的藻细胞.OM培养藻细胞的呼吸耗氧速率明显高于TM培养的藻细胞.悬浮在OM-S中藻细胞的PSⅡ光化学活性被明显抑制,能够产生2.01μmol H_2·mg~(-1)Chl;而悬浮在TM-S中藻细胞PSⅡ光化学活性保持在0.19以上,不能诱导氢酶表达产生氢气.