溫度是影響太陽能電池光電轉換效率的因素
2012-08-15
鋰電世界佚名7910核心提示： 中國電池網(wǎng) 砷化鎵薄膜電池聚光跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)意義 在各國政府的大力支持下，以及光伏市場的需求和聚光光伏技術迅猛提高的趨勢下，高效、低廉、可靠、穩(wěn)定的聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)正在逐步走向產業(yè)化
鋰電世界 砷化鎵薄膜電池聚光跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)意義
在各國政府的大力支持下，以及光伏市場的需求和聚光光伏技術迅猛提高的趨勢下，高效、低廉、可靠、穩(wěn)定的聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)正在逐步走向產業(yè)化。在國際光伏市場巨大潛力的推動下，中國作為世界能源消耗第二大國，對于高效、低成本的光伏發(fā)電系統(tǒng)的需求更為迫切。與國際上蓬勃發(fā)展的光伏發(fā)電相比，國內平板式光伏發(fā)電系統(tǒng)技術已經(jīng)比較成熟，而聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)還處于技術開發(fā)階段。只要我們抓住有利時機，瞄準國際光伏鋰電池新材料及器件研究的前沿，積極引進和開發(fā)成熟砷化鎵薄膜鋰電池聚光跟蹤發(fā)電系統(tǒng)，就能在聚光光伏技術及應用方面取得原創(chuàng)性的、突破性的進展。
散熱器
溫度是影響太陽能電池光電轉換效率的重要因素之一。聚光太陽鋰離子電池在運行過程中，未被利用的太陽輻射能除一部分被反射外，其余大部分被電池吸收轉化為熱能。如果這些吸收的熱量不能及時排除，電池溫度就會逐漸升高，發(fā)電效率降低，而且電池長期在高溫下工作還會因迅速老化而縮短使用壽命。因此，為了實現(xiàn)對電池組件的溫度控制，可采用無機超導熱管技術。即以多種無機元素組合而成的傳熱介質，加入到管腔或夾壁腔內，經(jīng)真空處理且密封后形成具有高效傳熱特性的元件。該元件將熱量由一端向另一端快速傳導的過程中，表面呈現(xiàn)出無熱阻快速波狀導熱特性。它既可保證聚光光伏鋰電池的光電轉換效率，同時又能獲得相當可觀的光熱收益，實現(xiàn)對太陽能的電熱聯(lián)用，以滿足普通用戶日常生活用電和熱水。
砷化鎵薄膜電池聚光跟蹤發(fā)電系統(tǒng)是一個技術水平高、涉及學科多、帶動作用強的綜合產業(yè)。在這個產業(yè)鏈上，包括了研制系統(tǒng)所需要的鋼材、玻璃、塑膠材料等產業(yè)；包括了與聚光器、跟蹤器所密切相關的精密儀器加工和自動控制等產業(yè)；包括了與高效太陽能18650電池相關的關鍵設備制造、III-V族半導體材料外延和器件制作等產業(yè)，包括了與太陽能光熱利用相關的傳熱、水箱、管道等產業(yè)，還有相關的蓄電池、逆變器和控制器等產業(yè)。因此，通過研發(fā)砷化鎵薄膜電池聚光跟蹤發(fā)電系統(tǒng)，能夠帶動相關產業(yè)的迅速發(fā)展，提高相關產業(yè)的整體研發(fā)水平，同時創(chuàng)造更多的就業(yè)崗位。
跟蹤器
對于砷化鎵薄膜電池聚光跟蹤發(fā)電系統(tǒng)來說，對日跟蹤器必不可少。這主要是由于隨著聚光比的提高，聚光光伏系統(tǒng)所接收到光線的角度范圍就越小，為了更加充分地利用太陽光，聚光光伏系統(tǒng)必須輔以對日跟蹤裝置。因此，通過對聚光光伏系統(tǒng)跟蹤信號的產生、自動控制的機理、驅動執(zhí)行部分的實現(xiàn)以及保護應急措施的考慮，研究出跟蹤精度高、運行安全可靠、抗干擾能力強、制造和運用成本低、用戶操作界面友好的太陽能跟蹤器，對于成功開發(fā)砷化鎵薄膜電池聚光跟蹤發(fā)電系統(tǒng)是至為重要的。目前，對日跟蹤器的設計方案眾多，形式不拘一格。點聚光結構的聚光器一般要求雙軸跟蹤，線聚光結構的聚光器僅需單軸跟蹤。由于砷化鎵薄膜電池聚光跟蹤發(fā)電系統(tǒng)不得不經(jīng)受安裝地區(qū)惡劣的氣候條件，如風、沙、冰雹、雨、雪等的侵蝕和損壞，因此，跟蹤系統(tǒng)的可靠性仍需進一步的提高。
發(fā)展砷化鎵薄膜電池聚光跟蹤發(fā)電系統(tǒng)，具有良好的節(jié)能減排、環(huán)境保護和推廣應用等社會效益。以年產聚光砷化鎵薄膜電池產量1MW計算，比同等產量的晶體硅光伏電池每年可減少耗電800萬千瓦時，節(jié)約標煤0.30萬噸，減排二氧化碳0.58萬噸，二氧化硫40.78噸，二氧化氮34.40噸。此外，這些光伏光熱系統(tǒng)推廣應用后每年能夠生產電力200萬千瓦時，利用熱能266萬千瓦時，基本滿足1400多個普通家庭的日常能源需求，由此又可節(jié)省標煤0.18萬噸，減排二氧化碳0.34萬噸，二氧化硫23.40噸，二氧化氮19.70噸。同時，砷化鎵薄膜18650鋰電池聚光跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的研發(fā)和推廣，必將對普及太陽能知識，增強全社會對新能源的認識，加快新能源的推廣、應用和普及步伐，產生積極而又深遠的影響。同時會得到當?shù)卣嚓P部門的大力支持。
在各國政府的大力支持下，以及光伏市場的需求和聚光光伏技術迅猛提高的趨勢下，高效、低廉、可靠、穩(wěn)定的聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)正在逐步走向產業(yè)化。在國際光伏市場巨大潛力的推動下，中國作為世界能源消耗第二大國，對于高效、低成本的光伏發(fā)電系統(tǒng)的需求更為迫切。與國際上蓬勃發(fā)展的光伏發(fā)電相比，國內平板式光伏發(fā)電系統(tǒng)技術已經(jīng)比較成熟，而聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)還處于技術開發(fā)階段。只要我們抓住有利時機，瞄準國際光伏鋰電池新材料及器件研究的前沿，積極引進和開發(fā)成熟砷化鎵薄膜鋰電池聚光跟蹤發(fā)電系統(tǒng)，就能在聚光光伏技術及應用方面取得原創(chuàng)性的、突破性的進展。
散熱器
溫度是影響太陽能電池光電轉換效率的重要因素之一。聚光太陽鋰離子電池在運行過程中，未被利用的太陽輻射能除一部分被反射外，其余大部分被電池吸收轉化為熱能。如果這些吸收的熱量不能及時排除，電池溫度就會逐漸升高，發(fā)電效率降低，而且電池長期在高溫下工作還會因迅速老化而縮短使用壽命。因此，為了實現(xiàn)對電池組件的溫度控制，可采用無機超導熱管技術。即以多種無機元素組合而成的傳熱介質，加入到管腔或夾壁腔內，經(jīng)真空處理且密封后形成具有高效傳熱特性的元件。該元件將熱量由一端向另一端快速傳導的過程中，表面呈現(xiàn)出無熱阻快速波狀導熱特性。它既可保證聚光光伏鋰電池的光電轉換效率，同時又能獲得相當可觀的光熱收益，實現(xiàn)對太陽能的電熱聯(lián)用，以滿足普通用戶日常生活用電和熱水。
砷化鎵薄膜電池聚光跟蹤發(fā)電系統(tǒng)是一個技術水平高、涉及學科多、帶動作用強的綜合產業(yè)。在這個產業(yè)鏈上，包括了研制系統(tǒng)所需要的鋼材、玻璃、塑膠材料等產業(yè)；包括了與聚光器、跟蹤器所密切相關的精密儀器加工和自動控制等產業(yè)；包括了與高效太陽能18650電池相關的關鍵設備制造、III-V族半導體材料外延和器件制作等產業(yè)，包括了與太陽能光熱利用相關的傳熱、水箱、管道等產業(yè)，還有相關的蓄電池、逆變器和控制器等產業(yè)。因此，通過研發(fā)砷化鎵薄膜電池聚光跟蹤發(fā)電系統(tǒng)，能夠帶動相關產業(yè)的迅速發(fā)展，提高相關產業(yè)的整體研發(fā)水平，同時創(chuàng)造更多的就業(yè)崗位。
跟蹤器
對于砷化鎵薄膜電池聚光跟蹤發(fā)電系統(tǒng)來說，對日跟蹤器必不可少。這主要是由于隨著聚光比的提高，聚光光伏系統(tǒng)所接收到光線的角度范圍就越小，為了更加充分地利用太陽光，聚光光伏系統(tǒng)必須輔以對日跟蹤裝置。因此，通過對聚光光伏系統(tǒng)跟蹤信號的產生、自動控制的機理、驅動執(zhí)行部分的實現(xiàn)以及保護應急措施的考慮，研究出跟蹤精度高、運行安全可靠、抗干擾能力強、制造和運用成本低、用戶操作界面友好的太陽能跟蹤器，對于成功開發(fā)砷化鎵薄膜電池聚光跟蹤發(fā)電系統(tǒng)是至為重要的。目前，對日跟蹤器的設計方案眾多，形式不拘一格。點聚光結構的聚光器一般要求雙軸跟蹤，線聚光結構的聚光器僅需單軸跟蹤。由于砷化鎵薄膜電池聚光跟蹤發(fā)電系統(tǒng)不得不經(jīng)受安裝地區(qū)惡劣的氣候條件，如風、沙、冰雹、雨、雪等的侵蝕和損壞，因此，跟蹤系統(tǒng)的可靠性仍需進一步的提高。
發(fā)展砷化鎵薄膜電池聚光跟蹤發(fā)電系統(tǒng)，具有良好的節(jié)能減排、環(huán)境保護和推廣應用等社會效益。以年產聚光砷化鎵薄膜電池產量1MW計算，比同等產量的晶體硅光伏電池每年可減少耗電800萬千瓦時，節(jié)約標煤0.30萬噸，減排二氧化碳0.58萬噸，二氧化硫40.78噸，二氧化氮34.40噸。此外，這些光伏光熱系統(tǒng)推廣應用后每年能夠生產電力200萬千瓦時，利用熱能266萬千瓦時，基本滿足1400多個普通家庭的日常能源需求，由此又可節(jié)省標煤0.18萬噸，減排二氧化碳0.34萬噸，二氧化硫23.40噸，二氧化氮19.70噸。同時，砷化鎵薄膜18650鋰電池聚光跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的研發(fā)和推廣，必將對普及太陽能知識，增強全社會對新能源的認識，加快新能源的推廣、應用和普及步伐，產生積極而又深遠的影響。同時會得到當?shù)卣嚓P部門的大力支持。
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