提高太陽能電池板的光能利用率

1、學(xué)校：黑龍江科技學(xué)院院系：機(jī)械工程學(xué)院姓名：鄭志權(quán)班級(jí)：機(jī)設(shè)09-3摘要：對(duì)于人類來講，太陽能取之不盡，用之不竭，無污染。每秒輻射到陸地表面的能量相當(dāng)于全球1年內(nèi)消耗總能量的3.5萬倍；現(xiàn)代科技對(duì)于太陽能雖然有所應(yīng)用，但其利用率并不高。太陽能電池板的光能轉(zhuǎn)化率還不超過20%。為了提高太陽能的利用率開發(fā)新能源同時(shí)減少能量的損失，我們討論想通過追光系統(tǒng)以及提高光照強(qiáng)度來提高光能利用率，同時(shí)通過熱電轉(zhuǎn)換的原理減少能量損失。太陽能電池板中電子再通過P-N結(jié)構(gòu)后，如果在半導(dǎo)體中流過，電阻會(huì)很大，損耗也就非常大。所以在電池板上加裝金屬網(wǎng)，既保證了光的通過又保證電子在金屬中流動(dòng)，太陽能電池板的表面很光滑，其

2、對(duì)光的反射率很高，所以要在電池板表面涂上反射性較小的物質(zhì)以提高光能利用率。由于光照電池板后會(huì)發(fā)熱影響電池板工作也會(huì)損失能量，所以利用熱電轉(zhuǎn)換裝置將產(chǎn)生的熱能利用起來。還有，利用聚光的裝置將太陽光匯聚后照射在電池板上以提高光照強(qiáng)度進(jìn)而增加光能轉(zhuǎn)化率。Abstract:technology for solar energy may be applied, but its utilization rate is not high. Solar panels light conversion rate is not more than 20%. In order to improve the util

3、ization rate of solar energy and reduce the development of new energy losses, we discuss the system and to improve the spotlight to light intensity to improve the light energy utilization, and at the same time through thermoelectric conversion principle to reduce the energy loss. Solar panels in ele

4、ctronic again through the P-N structure, if in a semiconductor, through the resistance will be very big, loss is very big. So in panels on the metal nets, not only ensure the light through electronic in metal and ensure the flow, the surface is very slick solar panels, the reflectivity of light is v

5、ery high, so want to be in the panels with less reflective surface of material in order to improve the light energy utilization ratio. Because light panels will heat effects panels will also work to lose energy, so using thermoelectric switching device will use up the heat energy produced. Also, use

6、 the device will be focusing on the sun after gathering in panels in order to improve the light intensity and increase the light energy conversion rate.正文：太陽能電池發(fā)電原理為光子穿透至PN結(jié)附近，能量被電子吸收。若光子能量大于電子的逸出功，電子擺脫束縛成為自由電子，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)帶正電的空穴。PN結(jié)具有由N指向P的電場(chǎng)，電子向N運(yùn)動(dòng)，空穴向P運(yùn)動(dòng)。表面電極為負(fù)，背電極為正。當(dāng)與外負(fù)載連接時(shí)形成電流。由于半導(dǎo)體不是電的良導(dǎo)體，電子在通過pn結(jié)后

7、如果在半導(dǎo)體中流動(dòng)，電阻非常大，損耗也就非常大。但如果在上層全部涂上金屬，陽光就不能通過，電流就不能產(chǎn)生，因此一般用金屬網(wǎng)格覆蓋pn結(jié)（如圖梳狀電極），以增加入射光的面積。另外硅表面非常光亮，會(huì)反射掉大量的太陽光，不能被電池利用。為此，科學(xué)家們給它涂上了一層反射系數(shù)非常小的保護(hù)膜。普通電池板的缺點(diǎn)為當(dāng)太陽光長時(shí)間照射在電池板表面發(fā)電時(shí)，電池板表面溫度會(huì)持續(xù)升高，因而電池板的光能轉(zhuǎn)化率會(huì)降低，若在太陽能電池板上加隔熱保護(hù)層又會(huì)降低電池板表面的光照強(qiáng)度。為此，我提出了關(guān)于解決電池板溫度的方案。既然光照電池板時(shí)電池板表面溫度會(huì)升高我們就將升高的溫度利用來發(fā)電。要完成這一熱電轉(zhuǎn)換需要一種熱點(diǎn)轉(zhuǎn)換裝置。

8、這個(gè)裝置就是半導(dǎo)體溫差發(fā)電片。半導(dǎo)體溫差發(fā)電器是一種通過半導(dǎo)體熱電器件把熱能轉(zhuǎn)換為電能的電源裝置。利用半導(dǎo)體溫差電池層上下表面的溫差用負(fù)載電路連接兩面?zhèn)€節(jié)點(diǎn)，形成電流。選用Bi2Te3半導(dǎo)體制作溫差電池，該Bi2Te3選用高純度的碲、鉍、硒、銻和一些特殊的摻雜劑為原料按一定比例經(jīng)特殊工藝定向生長而制成。適用600K以下的熱發(fā)電，其溫差電池的熱電優(yōu)值ZT在300K能達(dá)到1以上。光電熱電聯(lián)合產(chǎn)電原理：光電熱電復(fù)合型太陽能電池工作原理圖，可以看到，光電池層1中包括了密閉的真空環(huán)境。聚焦過的太陽光照射在陰極上，陰極射出電子，流向陽極，通過負(fù)載電路連接陰極和陽極，形成電流。半導(dǎo)體溫差電池層2的上部，緊貼

9、光電池層1的陽極，利用陽極排出的余熱；半導(dǎo)體溫差電池層的下部側(cè)處于環(huán)境溫度中，利用半導(dǎo)體溫差電池層上下表面的溫差用負(fù)載電路連接兩面?zhèn)€節(jié)點(diǎn)，形成電流。同時(shí)，通過聚光的方式把一定面積上的光通過聚光系統(tǒng)會(huì)聚在一個(gè)狹小的區(qū)域（焦斑），太陽能電池僅需焦斑面積的大小即可，從而大幅減少了太陽能電池的用量。同樣條件下，倍率越高，所需太陽能電池面積越小。聚光系統(tǒng)利用碟式凹面鏡，碟式系統(tǒng)由許多鏡子組成的拋物面反射鏡組成，接收器在拋物面的焦點(diǎn)上，匯聚的太陽光照在電池板的陰極板上發(fā)電。最后，將以上幾種提高太陽能電池板的方法集中于同一塊電池板上，從而大大的提高太陽能電池板對(duì)光能的利用率。增加電池板的效率。幾種發(fā)電方式既可以通過串聯(lián)來增加發(fā)電電壓，又可以通過并聯(lián)來提高電荷量。我們同時(shí)可以將系統(tǒng)加上自動(dòng)追光系統(tǒng)，進(jìn)行自動(dòng)追光。當(dāng)太陽光的照射角度改變時(shí)，自動(dòng)追光系統(tǒng)可以讓發(fā)電系統(tǒng)自動(dòng)追蹤太陽光的方向。將通過多種方法改進(jìn)太陽能電池板的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，提高其光能利用率，目前的太陽能電池的轉(zhuǎn)化率只有20