聚光太阳能技术（课堂PPT）

1、1聚光太阳能技术聚光太阳能技术2目录目录一、聚光太阳能技术依据的原理二、课本知识回顾三、太阳能电池表面的光照度计算四、太阳能电池表面的亮度计算3一、聚光太阳能技术依据的原理4聚光太阳能技术聚光太阳能技术 聚光太阳能技术是通过聚光的方式把一定面积上的太阳光通过聚光系统会聚在一个狭小的区域，用电池板接收能量并加以利用的技术。 实现太阳能聚光可以使用多种不同的光学系统，可分为两大类：反射式和折射式。其中反射式系统使用得较为普遍。5聚光太阳能系统的形式聚光太阳能系统的形式抛物面槽式反射系统抛物面槽式反射系统由太阳能聚光器、接收器和跟踪系统等部分组成。6抛物面槽式反射系统抛物面槽式反射系统 聚光器：由许

2、多弯曲的反射镜组合装配而成。 接收器：沿反射镜焦线固定安装的吸热管或接收器管。 跟踪系统：跟踪太阳光。 太阳光经镜面反射到焦线位置，使能量会聚到焦线处的吸热管上。7菲涅尔反射器系统菲涅尔反射器系统菲涅尔反射器系统：将抛物面反射镜分解为一系列平面镜的组合，使太阳光经平面镜反射后仍能会聚到焦线处。8菲涅尔折射器系统菲涅尔折射器系统菲涅尔透镜：对球面透镜微分切割，取出对光学折射无作用的部分。为加工方便，还进行了整平，大大降低重量和体积。9菲涅尔折射器系统菲涅尔折射器系统聚光器：菲涅尔透镜系统。接收器：位于焦平面上。太阳光经透镜折射后会聚于焦平面上。10碟式系统碟式系统11塔式系统塔式系统12二、课本

3、知识回顾13知识回顾知识回顾14知识准备知识准备 假设系统的入射口径面积为S1 ，出射口径面积为S2 ，进入入射面的辐射通量为1 ，出射面的辐射通量为2 。 几何光密度比 光学效率 光密度比（光学增益）如果会聚系统是一个理想系统，即光学效率为1，几何光密度比与光密度比相等21SSC 12CSSc)/()/(112215三、太阳能电池表面的光照度计算16光照度计算光照度计算 计算的主要步骤： 一、地面的太阳光照度 二、太阳能汇聚系统的光密度比 三、太阳能电池表面的光照度 主要计算的形式： 一、透射式正透镜汇聚系统 二、反射式复合抛物面系统17地面的太阳光照度地面的太阳光照度 参考文献1，太阳直射

4、时的辐照度为： 式中：Ee为太阳辐照度 AM为大气光学质量 参考文献2，太阳辐射强度和光照度的换算关系： 式中，E为光照度 简单计算时，可以参考课本表6-3给出的太阳直照时的地面 照度为100000lx 678. 0)7 . 0(353. 1AMeEEEe21004. 118汇聚系统光密度比汇聚系统光密度比 分析正透镜汇聚系统，如图所示： 到达地面的太阳光发散角约为 。设入射的辐射能量为W，透镜的平均通过率为 ，透镜的口径为D，焦距为f，焦面直径为d，入射和出射面面积为S1和S254. 019汇聚系统光密度比汇聚系统光密度比 则光密度比为 对上述进行变形： 光密度比即为：太阳光汇聚后和汇聚前的

5、光照度之比2222222112144fDfDdDSSSWSWc20 则太阳能电池表面的光照度（即汇聚后的光照度）为： 式中，E2为汇聚后的光照度，E1为汇聚前的光照度 E1即是前面计算出地面太阳光照度21汇聚系统光密度比汇聚系统光密度比 考虑复合抛物面反射式汇聚系统，如图所示： 根据几何关系可以得到： 式中，f为焦距)2/cos(1220fds)2cos(12sin00fddsa22汇聚系统光密度比汇聚系统光密度比 一般会将复合抛物面和透镜组合使用，如下图所示： 透镜与复合抛物面的光密度比分别为：22222221121144fDfDdDSSSWSWc23汇聚系统光密度比汇聚系统光密度比 整个系统的光密度比为 太阳能电池表面的光照度为：24四、太阳能电池表面的亮度计算25亮度计算亮度计算 在自然界中，我们所看到的大多数物体本身并不发光，而是被其他发光物体照明后，光线在物体表面进行漫反射 太阳能电池表面是凹凸不平的，就是上述的发光机理 假设一个全扩散面dS，它的光照度为E，dS微面接收的光通量为 假定该全扩散表面的漫反射系数为，它所反射出来的总光通量为EdSdEdSdd26亮度计算亮度计算 按照发光强度的余弦定律，总光通量和光亮度关系为 得到 化简，得亮度计算公式 将已计算出的E