PV新型Trombe墙光电光热性能数值模拟

提出了带有PV的新型Trombe墙结构,建立了二维的光伏玻璃板以及PV-Trombe墙系统的数理模型,获得了系统的温度场、太阳电池的电性能和室内得热。模拟结果表明：根据该文所采用的实测气象数据,在特定的模拟工况下,光伏玻璃板上的光电池部分和无光电池部分的温差最大可达10．58℃；有无PV-Trombe墙房间的温差在3d内最大可达13．22℃；运行7d后每天温度能维持在14℃左右。     

电池内置式PV-Trombe墙的热利用特性数值研究

提出一种电池内置式PV-Trombe墙,它将太阳电池铺设在Trombe墙通道内的吸热墙表面,太阳电池吸收太阳能发电的同时,其表面产生的热量则用于加热通道内的空气以便强化自然通风,从而提高太阳能的综合利用率。采用计算流体力学(CFD)方法对水平进口的电池内置式PV-Trombe墙内自然通风过程的太阳能热利用和传热特性进行数值计算,讨论通道高度和宽度等结构尺寸以及太阳能辐射强度等参数对通道内的空气温度分布、进出口空气温差、通风量、热输出、太阳能热利用效率及传热系数等的影响规律并进行分析。在数值计算结果的基础上,通过多元回归得到具有工程应用参考价值的平均换热系数和热效率的通用关联式。     

宽度对内置式PV-Trombe墙内通风与换热影响的数值研究

提出一种内置式PV-Trombe墙结构,并运用CFD技术对垂直入口内置式PV-Trombe墙在宽度变化时的自然通风和对流换热进行数值模拟。结果表明,烟囱内气流的温度与速度沿着烟囱通道宽度的方向变化很不均匀。在太阳电池表面存在一个空气温度和速度边界层,使得局部的温度梯度和速度梯度较大。烟囱的通风量随着宽度的增加先逐渐增加到一个极大值,然后随宽度的继续增加而减小。对于该文模型,获得最大通风量的最佳的烟囱的宽度与高度的比为(d/H)_(opt)=1/5。随着宽度的增加,烟囱的自然对流换热增强,空气对电池表面的冷却效果得到改善,因而PV的发电效率略有增加。对多组条件下的计算结果进行多元线性拟合,得到表征通风量与传热特性的无量纲参数Nu数、Re数随Ra*变化的拟合公式,为自然通风设计提供依据。     

PV-Trombe墙体的试验和数值模拟

提出了带有PV的新型Trombe墙结构,建立了该墙体的理论模型,并进行了该墙体对热箱热环境影响的试验和模拟分析.试验结果表明:带有PV-Trombe墙的测试热箱的室内温度比不带该墙体的对比热箱高6℃,与环境的最大温差可达18℃;由于空气流道的冷却,光电池工作温度较低,日平均发电效率可达10.5%.     

蓄冷降温式太阳电池组件的实验研究

根据太阳电池温度特性,研究通过工程热物理途径来提高太阳电池光电转换效率的方法,开发出新型蓄冷降温式太阳电池组件,利用夜间大气自然冷量吸收太阳电池热量,降低其工作温度。室外试验于07年10月～08年11月在广州地区进行,测试分析了该组件及对照组平板式太阳电池组件的温度—电能输出及转换效率特性。结果表明:与平板式组件相比,蓄冷降温式太阳电池组件工作温度大大降低,效率相应提高。蓄冷降温式组件最大温降达26.5℃,瞬时电能输出相对提高18%,全天电能输出增长14%以上。     

以水为工质的面板式PV/T系统性能研究

研究一种以水为冷却工质的面板式PV/T系统的性能。搭建实验系统,在户外条件下测量系统的夏季运行参数。对实验数据进行处理和分析,获得PV/T系统的太阳电池发电效率和热效率。实验结果表明:面板式PV/T系统中电池板的温度平均比普通太阳电池板的温度降低10℃以上,可获得较高的光电转换效率;太阳电池板与工质间的温差仅1.2℃。面板式的布置方式有利于在不影响发电效率的条件下提高工质的出口温度,从而达到更高的热效率以及系统综合利用效率。     

覆盖率对PV-Trombe墙光电性能和室内热环境的影响

建立了PV-Trombe墙系统及二维光伏玻璃板的数学模型,以实测数据为基础,模拟了不同光电池覆盖率对该墙体光电、光热性能及室内温度场的影响。模拟结果表明:随着覆盖率的增加,该墙体发电量和总效率增大,但热效率和室内温度降低;覆盖率对光电池发电效率影响很小,对室内温度影响较大;当覆盖率分别为0.207和0.873时,光电池发电效率降低不足0.5%,但前者的最高室内温度比后者高6.8℃。     

无盖板型水冷式PV/T模块光电/光热综合性能实验研究

无盖板PV/T组件相比于盖板式PV/T组件有更高的光电转换效率,在电能输出方面的优势明显。基于此,提出一种无盖板型水冷式PV/T模块,并搭建由光伏对比模块、水冷式PV/T模块以及无冷却水循环的PV/T对比模块构成的实验平台开展对比实验,研究温度、流量对无盖板PV/T模块电、热转换效率的影响。结果表明,在水冷作用下,PV/T模块的光伏组件温度显著降低,与PV/T对比模块相比发电效率提升11.54%;环境平均温度为21.7 ℃、平均辐照度650 W/m²的测试条件下,流量0.12 m³/h时模块的电效率为17.44%,热效率为19.80%,综合效率达到65.69%,考虑到循环泵消耗的电能,表面积1.93 m²的水冷式PV/T模块全天可存储有效能3.72 MJ。     

以GeSe为光吸收层的薄膜太阳电池模拟优化研究

针对GeSe薄膜作为吸收层的薄膜太阳电池，利用Scaps-1D太阳电池模拟软件研究电池的吸收层参数对光电性能的影响，以最大光电转化效率（PCE）为优化目标，确定吸收层厚度、缺陷态密度、掺杂浓度以及电子亲和势等参数，获得0.77 V的开路电压，38.55 mA/cm2的短路电流，85.21%的填充因子以及25.3%的光电转化效率。     

太阳电池工作原理及特性(四)

1.硅太阳电池的能量损失目前,工厂生产的大多数高效硅太阳电池是p-n同质结硅太阳电池。在AMO条件下和20℃时,最高光电转换效率为15％左右。理论上,p-n结硅太阳电池,在AMO条件下所能达到的极限转换效率     

TOPCon太阳电池中多晶硅层磷掺杂工艺的优化及其对电性能的影响

随着光伏行业的飞速发展，PERC太阳电池技术已无法满足太阳电池光电转换效率的进一步提升，TOPCon太阳电池因具有高光电转换效率，被认为是下一代太阳电池技术的可选方案。针对TOPCon太阳电池的多晶硅层的磷掺杂量、推进温度及推进时间对多晶硅层、硅衬底中磷掺杂特性及电性能参数的影响进行了研究。研究结果显示：在隧穿氧化层及多晶硅层厚度分别设定为1.5和130.0 nm的条件下，磷掺杂参数设置为通源流量为1400 sccm、通源时间为25 min、推进温度为880℃、推进时间为30 min时，既保证了钝化效果，也保证了欧姆接触和寄生吸收在合理的区间，TOPCon太阳电池的光电转换效率达到了最大值，为24.48%。     

水面漂浮式光伏电站的经济性分析

地面光伏电站会占用大量土地且其发电效率受到光伏组件工作温度的限制，但水面漂浮式光伏(FPV)电站不仅可提升发电效率，还能在一定程度上缓解用地紧张等问题。太阳电池在水体附近的工作温度低于其在空气中的工作温度，太阳电池的负温度系数特性使其在FPV电站的光电转换效率提高，从而使电站整体发电效率提高。对FPV电站采用的太阳电池的工作温度进行分析，并以山东大学热科学与工程研究中心的学者得出的“FPV电站中太阳电池的实际光电转换效率比地面光伏电站中太阳电池的高1.58%～2.00%”研究结论为理论依据，从年发电量、投资成本、投资回收期和平准化度电成本(LCOE) 4个方面对FPV电站的经济性进行分析；最后对几种可再生能源发电方式与FPV电站相结合形成的混合型电站的设计方式进行介绍。分析结果显示：FPV电站的LCOE可低至0.4元/kWh。发电效率高、占地面积小、LCOE低且对水体起到保护作用等优势使FPV电站的未来发展前景可观。     

百叶型集热墙不同百叶倾角对室内温度影响研究

提出在现有的被动式太阳能集热墙的空气夹层中悬挂涂有选择性吸收涂层的百叶窗帘,组成新型结构的百叶型集热墙。利用可对比热箱实验平台,测试研究百叶型集热墙的集热性能,分析对比不同角度叶片对室内温度的影响。实验结果显示,在室内无热源情况下,叶片角度设置在45°时的集热效果最好,装有百叶型集热墙的房间的平均温度最高比普通房间高出12.6℃,能显著提高室内环境温度,改善室内热环境,降低室内热负荷。     

钙钛矿敏化太阳电池制备工艺的优化研究

近年来,有机金属卤化物钙钛矿太阳电池因制备条件温和、光吸收强、能耗低、光电转化效率高等优点成为备受瞩目的研究热点。本文采用一步法制备钙钛矿材料甲胺碘化铅（CH3NH3PbI3）,并以廉价的聚（3-己基噻吩） （P3HT）为空穴传输材料在大气环境下制备钙钛矿敏化太阳电池。其中,通过调控TiO2浆料与松油醇、乙基纤维素的配比,分别制备具有250 nm、600 nm和1 000 nm三种不同厚度的TiO2纳米颗粒多孔薄膜光阳极,并系统考察钙钛矿前驱体溶液旋涂量对敏化电极结构形貌及光吸收性能的影响。太阳电池光电特性测试结果表明：当TiO2多孔层厚度为600 nm、钙钛矿前驱体溶液的旋涂量为40 μl时,CH3NH3PbI3能够较为完全地覆盖在多孔TiO2的表面,且钙钛矿材料的晶粒尺寸合适,TiO2孔道结构未被堵塞,有利于空穴导体的填充以及空穴的转移与传输,优化后的太阳电池光电转化效率达到5.17%。     

丝网印刷网版对太阳电池片细栅线高度及电池性能的影响研究

在印刷太阳电池生产过程中采用不同规格网版,印刷出的栅线成型和电性参数都会有所改变。为了解不同规格网版的印刷效果和对应电性参数变化情况,本文对印刷后栅线成型、电性参数进行了细微对比分析,得出网版贴膜厚度的改变可提高电池片光电转化效率的结论。在栅线宽度一定时,线高度提高,栅线电阻下降,短路电流提高,进而太阳电池光电转化效率变高。     

基于地埋管辅助冷却的太阳能光伏系统性能研究

提出基于地埋管换热的太阳能光伏系统辅助冷却方法,并以新疆铁干里克地区的沙漠干旱气候条件为例,采用TRNSYS软件对该系统的运行性能进行模拟分析与评价。结果表明:与常规PV系统相比,地埋管冷却能有效解决太阳电池运行中温度过热的问题。在典型日气象条件下,太阳电池温度由82.4℃降至60.3℃,平均光电转换效率由9.1%增至10.5%,最大输出功率由96.2 W/m~2增至111.3 W/m~2,综合效率达到62%,全年累计发电量可提高7.9%。随着环境风速的增大,太阳电池表面温度呈整体降低的趋势。在相同土壤热导率下,单位面积年发电量和年平均光电转换效率均随电池面积的增加而减小;在相同电池面积下,单位面积年发电量和年平均光电转换效率均随土壤热导率的增大而增大。     

太阳电池扩散薄层电阻与副栅线匹配设计研究

优化设计太阳电池正面电极图案,对提高太阳电池的光电转化效率有着重要作用。以实例介绍了太阳电池正面电极(副栅线)的效率损失与扩散薄层电阻及副栅线宽度之间的关系,通过理论计算仿真得到匹配扩散薄层电阻的副栅线宽度,经过实验验证,在最佳设计方案下,电池转换效率增益为0.2%。最终得到了一种有效提高电池转换效率的工艺方案——低表面浓度扩散的高阻密栅工艺。     

第三代太阳电池转换效率提高方法

目前在对太阳电池的研究中,如何提高太阳电池光电转换效率是研究重点。而第三代太阳电池在利用第二代太阳电池低成本薄膜技术的基础上可大幅度提高电池的效率。本文主要介绍了第三代薄膜太阳电池的基本概念与工作原理,阐述了提高第三代太阳电池效率的各种方法:增加能级数量、增加激发产生的载流子的数量、载流子热能化之前俘获载流子、热能方法。     

国际可再生能源新闻

太阳能四结太阳电池创转化效率新纪录9月26日,德国弗朗霍夫太阳能系统研究所、法国聚光光伏制造商Soitec公司、德国柏林亥姆霍兹研究中心共同宣布,他们制造出一款光电转化效率高达44.7%的四结光伏电池,创造了新的世界纪录。他们表示,最新研究有望大幅降低太阳能发电的成本并为获得转化效率高达50%的太阳能电池铺平了道路。     

抗氧化小分子体掺杂对锡铅钙钛矿太阳电池性能的影响

锡铅钙钛矿中存在各种缺陷,且Sn²⁺容易被氧化成Sn⁴⁺,从而导致太阳电池的转换效率和稳定性较差。研究发现4-香豆酸(p-C)的引入可显著改变薄膜的表面形貌、有效提高结晶性,且抑制Sn²⁺的氧化,有利于提高钙钛矿层与传输层之间的能级匹配度。通过对钙钛矿光吸收层的缺陷进行钝化,可显著提升太阳电池的光电特性。最终,锡铅钙钛矿太阳电池的开路电压提升65 mV,光电转换效率由18.14%提升至20.37%,并且电池稳定性得到显著提升。