聚光太陽能技術(shù)第一頁，共28頁。目錄一、聚光太陽能技術(shù)依據(jù)的原理二、課本知識(shí)回顧三、太陽能電池表面的光照度計(jì)算四、太陽能電池表面的亮度計(jì)算第二頁，共28頁。一、聚光太陽能技術(shù)依據(jù)的原理第三頁，共28頁。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(huì)聚在一個(gè)狹小的區(qū)域，用電池板接收能量并加以利用的技術(shù)。實(shí)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。第四頁，共28頁。聚光太陽能系統(tǒng)的形式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。第五頁，共28頁。拋物面槽式反射系統(tǒng)聚光器：由許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(huì)聚到焦線處的吸熱管上。第六頁，共28頁。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(huì)聚到焦線處。第七頁，共28頁。菲涅爾折射器系統(tǒng)菲涅爾透鏡：對(duì)球面透鏡微分切割，取出對(duì)光學(xué)折射無作用的部分。為加工方便，還進(jìn)行了整平，大大降低重量和體積。第八頁，共28頁。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(huì)聚于焦平面上。第九頁，共28頁。碟式系統(tǒng)第十頁，共28頁。塔式系統(tǒng)第十一頁，共28頁。二、課本知識(shí)回顧第十二頁，共28頁。知識(shí)回顧第十三頁，共28頁。知識(shí)準(zhǔn)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(jìn)入入射面的輻射通量為Φ1

，出射面的輻射通量為Φ2

。幾何光密度比光學(xué)效率光密度比（光學(xué)增益）如果會(huì)聚系統(tǒng)是一個(gè)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第十四頁，共28頁。三、太陽能電池表面的光照度計(jì)算第十五頁，共28頁。光照度計(jì)算計(jì)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(jì)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)第十六頁，共28頁。地面的太陽光照度參考文獻(xiàn)[1]，太陽直射時(shí)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(xiàn)[2]，太陽輻射強(qiáng)度和光照度的換算關(guān)系：式中，E為光照度簡單計(jì)算時(shí)，可以參考課本表6-3給出的太陽直照時(shí)的地面照度為100000lx

第十七頁，共28頁。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(dá)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S2第十八頁，共28頁。匯聚系統(tǒng)光密度比則光密度比為對(duì)上述進(jìn)行變形：光密度比即為：太陽光匯聚后和匯聚前的光照度之比第十九頁，共28頁。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(jì)算出地面太陽光照度第二十頁，共28頁。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為焦距第二十一頁，共28頁。匯聚系統(tǒng)光密度比一般會(huì)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：第二十二頁，共28頁。匯聚系統(tǒng)光密度比整個(gè)系統(tǒng)的光密度比為太陽能電池表面的光照度為：第二十三頁，共28頁。四、太陽能電池表面的亮度計(jì)算第二十四頁，共28頁。亮度計(jì)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(jìn)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(jī)理假設(shè)一個(gè)全擴(kuò)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(kuò)散表面的漫反射系數(shù)為ρ，它所反射出來的總光通量為第二十五頁，共28頁。亮度計(jì)算按照發(fā)光強(qiáng)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(jì)算公式將已計(jì)算出的E代入上述公式，即可得到光亮度第二