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1、文獻(xiàn)綜述太陽能是一種潔凈的口然再生能源，取Z不盡，用之不竭。而且太陽能是所有國家和個(gè)人都能夠得以分享的能源。為能經(jīng)濟(jì)有效的利用這一能源，人們從科學(xué)技術(shù)上著手研究太陽能的收集、轉(zhuǎn)換、儲存以及輸送，已經(jīng)并正在取得顯著進(jìn)展，這無疑對人類的文明具有重大意義。太陽能在轉(zhuǎn)換過程中效率較低，10?20%可轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，具余能量以散熱的形式損失掉了，這就限制了太陽能的廣泛應(yīng)用，因此必須根拯各地不同的氣候和不同的需耍來提高太陽能利用的轉(zhuǎn)換效率，改善現(xiàn)有技術(shù)，減少裝置成本。太陽能在未來能源結(jié)構(gòu)屮將占有主耍地位，除了被動式的用于室內(nèi)采光，建筑供暖和生活熱水，主動式太陽能利用技術(shù)可以把太陽
2、能轉(zhuǎn)化其他形式的能源而獲得更廣闊的應(yīng)用前景。太陽能的利用基本方式主要分為光熱利用，光化學(xué)利用，光生物利用以及太陽能發(fā)電等。對太陽能的利用主要是太陽能發(fā)電，對太陽能的利用主耍是太陽能發(fā)電，在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，技術(shù)最復(fù)雜的組成部分應(yīng)屬太陽能電池?？梢哉f，太陽能電池是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的核心，其開發(fā)、生產(chǎn)直接影響到太陽能發(fā)電的普及和發(fā)展。早在1839年，法國科學(xué)家貝克雷爾(Becqurel)就發(fā)現(xiàn)，光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位Z間產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象后來被稱為“光生伏打效應(yīng)”，簡稱“光伏效應(yīng)”。1954年，美國科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國貝爾實(shí)驗(yàn)室首次制成了實(shí)用的單晶硅太陽電池
3、，誕生了將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的實(shí)用光伏發(fā)電技術(shù)。硅是最理想的太陽能電池材料，這是太陽能電池以硅材料為主的主耍原因。在所有太陽電池中單晶硅太陽能電池是最常用的，技術(shù)也最為成熟光電轉(zhuǎn)化效率較高的可達(dá)23.3%。但由于單晶硅材料價(jià)格及相應(yīng)的繁瑣T藝影響，單晶硅成木價(jià)格居高不下，大幅降低成木非常困難，無法實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電的大規(guī)模普及。采用聚光方法和光電/光熱(Photovoltaic/Thermal,PV/T)綜合轉(zhuǎn)換，降低已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)的常規(guī)太陽電池光伏轉(zhuǎn)換的成本，提高太陽電池的利用效率和經(jīng)濟(jì)性的可能性。用廉價(jià)的菲涅爾透鏡聚光提高電池表面太陽輻射強(qiáng)度，從而達(dá)到提高單位電池
4、面積輸出功率，降低電池發(fā)電成本。這實(shí)際上是相當(dāng)丁用廉價(jià)的聚光器代替昂貴的半導(dǎo)體材料，使系統(tǒng)成本中的一部分從電池成本轉(zhuǎn)移到聚光元件成本中去，因此降低了系統(tǒng)光伏轉(zhuǎn)換的成本。另一方面通過冷卻電池來降低電池T作溫度，使電池能夠在高效率下T作，同時(shí)得到一定量的余熱回收，使太陽能得到綜合利用。太陽能高倍聚光的兒何聚光比一般在120倍以上，是傳統(tǒng)線性聚光器如復(fù)合拋物面型(CPC)和槽式拋物面型(PTC)等所不能實(shí)現(xiàn)的。點(diǎn)聚焦和兩級聚焦作為高倍聚光方式,逐步成為探索和研究的前沿而被應(yīng)用于諸如太陽能聚光發(fā)電、太陽能醫(yī)療、納米材料加工、光化學(xué)以及自然采光等多種領(lǐng)域。聚光光伏系統(tǒng)中的聚
5、光器經(jīng)過兒十年的發(fā)展，為了盡量提高效率和節(jié)省材料，聚光光伏系統(tǒng)經(jīng)歷了一次次的革新，其中，聚光器件也不斷地發(fā)生和應(yīng)的變化，這里按其類型介紹如下：1)傳統(tǒng)折射式的光能收集器折射式的光能收集器可以是傳統(tǒng)的連續(xù)透鏡，也可以是菲涅爾型透鏡，而菲涅爾型透鏡更具優(yōu)勢⑴：(1)菲涅爾透鏡當(dāng)口徑很大時(shí)可以制作得薄并且輕。(2)用菲涅爾透鏡作聚光器比采用鏡片可以有更大的口徑，也就是菲爾透鏡可以具有很低的f數(shù)。(3)制作菲涅爾透鏡的材料可以是塑料或者是有機(jī)玻璃，不僅比玻璃便宜輕便,而且可以批量生產(chǎn)。菲涅爾透鏡有點(diǎn)聚焦(見圖1)和線聚焦(見圖2)兩種,跟蹤系統(tǒng)類型可以相應(yīng)為二維跟蹤和一維
6、跟蹤。根據(jù)不同的應(yīng)用場合可選取不同的聚焦方式。焦點(diǎn)圖1點(diǎn)聚焦菲涅爾透鏡圖2線聚焦菲涅爾透鏡2）傳統(tǒng)反射鏡式光能收集器反射鏡式光能收集器（見圖3）主耍是利用反射鏡將入射太陽光聚焦到PV電池板上。圖3曲而反射鏡式聚光鏡3）非成像太陽能聚光器非成像聚光器設(shè)計(jì)的最終耍求是在單位面積上獲得最大強(qiáng)度的光，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)光學(xué)“漏斗”，它要求大面積上的入射光被折射或反射后能通過一塊小得多的而積來達(dá)到聚能的冃的。因此，非成像光學(xué)應(yīng)用于太陽能聚光器不僅可以得到很高的聚光比，還能獲得較大的接收角以及較小的體積。這非常適合作為非跟蹤式的靜態(tài)聚光器，并進(jìn)行集成2先美國特拉華大學(xué)最新研制的超高
7、效硅太陽能電池,在標(biāo)準(zhǔn)的陸地日光條件下，其太陽能轉(zhuǎn)換效率達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的42.8%,比其他種類太陽能電池高出大約30%,是冃前最好的硅太陽能電池的2倍，其采用的聚光器便為非成像式的光學(xué)系統(tǒng)。非成像聚光器有以下兒種：(1)復(fù)合曲面線式非成像聚光器這是一種三維光學(xué)系統(tǒng)，四壁為復(fù)合曲面式的反射鏡，底部為PV電池板，復(fù)合曲面可以為復(fù)合拋物面(CPC,見圖4(a)),復(fù)合雙曲面(CHC,見圖4(b)),復(fù)合橢球面(CEC,見圖4(c))。但是這類聚光器軸向長度一般比較長，體積大“％(a)Compoundparabolicconcentrator(b)復(fù)合雙曲而聚光鏡(b)Com
8、pound
