聚光太陽能技術(shù)（課堂PPT）

1、1聚光太陽能技術(shù)聚光太陽能技術(shù)2目錄目錄一、聚光太陽能技術(shù)依據(jù)的原理二、課本知識回顧三、太陽能電池表面的光照度計算四、太陽能電池表面的亮度計算3一、聚光太陽能技術(shù)依據(jù)的原理4聚光太陽能技術(shù)聚光太陽能技術(shù) 聚光太陽能技術(shù)是通過聚光的方式把一定面積上的太陽光通過聚光系統(tǒng)會聚在一個狹小的區(qū)域，用電池板接收能量并加以利用的技術(shù)。 實現(xiàn)太陽能聚光可以使用多種不同的光學(xué)系統(tǒng)，可分為兩大類：反射式和折射式。其中反射式系統(tǒng)使用得較為普遍。5聚光太陽能系統(tǒng)的形式聚光太陽能系統(tǒng)的形式拋物面槽式反射系統(tǒng)拋物面槽式反射系統(tǒng)由太陽能聚光器、接收器和跟蹤系統(tǒng)等部分組成。6拋物面槽式反射系統(tǒng)拋物面槽式反射系統(tǒng) 聚光器：由許

2、多彎曲的反射鏡組合裝配而成。 接收器：沿反射鏡焦線固定安裝的吸熱管或接收器管。 跟蹤系統(tǒng)：跟蹤太陽光。 太陽光經(jīng)鏡面反射到焦線位置，使能量會聚到焦線處的吸熱管上。7菲涅爾反射器系統(tǒng)菲涅爾反射器系統(tǒng)菲涅爾反射器系統(tǒng)：將拋物面反射鏡分解為一系列平面鏡的組合，使太陽光經(jīng)平面鏡反射后仍能會聚到焦線處。8菲涅爾折射器系統(tǒng)菲涅爾折射器系統(tǒng)菲涅爾透鏡：對球面透鏡微分切割，取出對光學(xué)折射無作用的部分。為加工方便，還進行了整平，大大降低重量和體積。9菲涅爾折射器系統(tǒng)菲涅爾折射器系統(tǒng)聚光器：菲涅爾透鏡系統(tǒng)。接收器：位于焦平面上。太陽光經(jīng)透鏡折射后會聚于焦平面上。10碟式系統(tǒng)碟式系統(tǒng)11塔式系統(tǒng)塔式系統(tǒng)12二、課本

3、知識回顧13知識回顧知識回顧14知識準備知識準備 假設(shè)系統(tǒng)的入射口徑面積為S1 ，出射口徑面積為S2 ，進入入射面的輻射通量為1 ，出射面的輻射通量為2 。 幾何光密度比 光學(xué)效率 光密度比（光學(xué)增益）如果會聚系統(tǒng)是一個理想系統(tǒng)，即光學(xué)效率為1，幾何光密度比與光密度比相等21SSC 12CSSc)/()/(112215三、太陽能電池表面的光照度計算16光照度計算光照度計算 計算的主要步驟： 一、地面的太陽光照度 二、太陽能匯聚系統(tǒng)的光密度比 三、太陽能電池表面的光照度 主要計算的形式： 一、透射式正透鏡匯聚系統(tǒng) 二、反射式復(fù)合拋物面系統(tǒng)17地面的太陽光照度地面的太陽光照度 參考文獻1，太陽直射

4、時的輻照度為： 式中：Ee為太陽輻照度 AM為大氣光學(xué)質(zhì)量 參考文獻2，太陽輻射強度和光照度的換算關(guān)系： 式中，E為光照度 簡單計算時，可以參考課本表6-3給出的太陽直照時的地面 照度為100000lx 678. 0)7 . 0(353. 1AMeEEEe21004. 118匯聚系統(tǒng)光密度比匯聚系統(tǒng)光密度比 分析正透鏡匯聚系統(tǒng)，如圖所示： 到達地面的太陽光發(fā)散角約為 。設(shè)入射的輻射能量為W，透鏡的平均通過率為 ，透鏡的口徑為D，焦距為f，焦面直徑為d，入射和出射面面積為S1和S254. 019匯聚系統(tǒng)光密度比匯聚系統(tǒng)光密度比 則光密度比為 對上述進行變形： 光密度比即為：太陽光匯聚后和匯聚前的

5、光照度之比2222222112144fDfDdDSSSWSWc20 則太陽能電池表面的光照度（即匯聚后的光照度）為： 式中，E2為匯聚后的光照度，E1為匯聚前的光照度 E1即是前面計算出地面太陽光照度21匯聚系統(tǒng)光密度比匯聚系統(tǒng)光密度比 考慮復(fù)合拋物面反射式匯聚系統(tǒng)，如圖所示： 根據(jù)幾何關(guān)系可以得到： 式中，f為焦距)2/cos(1220fds)2cos(12sin00fddsa22匯聚系統(tǒng)光密度比匯聚系統(tǒng)光密度比 一般會將復(fù)合拋物面和透鏡組合使用，如下圖所示： 透鏡與復(fù)合拋物面的光密度比分別為：22222221121144fDfDdDSSSWSWc23匯聚系統(tǒng)光密度比匯聚系統(tǒng)光密度比 整個系統(tǒng)的光密度比為 太陽能電池表面的光照度為：24四、太陽能電池表面的亮度計算25亮度計算亮度計算 在自然界中，我們所看到的大多數(shù)物體本身并不發(fā)光，而是被其他發(fā)光物體照明后，光線在物體表面進行漫反射 太陽能電池表面是凹凸不平的，就是上述的發(fā)光機理 假設(shè)一個全擴散面dS，它的光照度為E，dS微面接收的光通量為 假定該全擴散表面的漫反射系數(shù)為，它所反射出來的總光通量為EdSdEdSdd26亮度計算亮度計算 按照發(fā)光強度的余弦定律，總光通量和光亮度關(guān)系為 得到 化簡，得亮度計算公式 將已計算出的E