使用多层光学介质薄膜滤光的聚光太阳能发电技术的理论与实验研究
使用多层光学介质薄膜滤光的聚光太阳能发电技术的理论与实验研究【摘要】:地球表面接受的太阳能辐射具有能流密度低、光谱分布范围宽的特点。使用聚光器汇集太阳能;针对不同波长段的太阳辐射能
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TK519
【目录】:
- 摘要5-7
- Abstract7-9
- 目录9-15
- 图索引15-20
- 表索引20-22
- 1 绪论22-53
- 1.1 太阳能资源23-27
- 1.1.1 地表太阳辐射23-24
- 1.1.2 中国太阳能资源24-27
- 1.2 主要太阳能发电方式27-33
- 1.2.1 太阳能光伏系统27-29
- 1.2.2 聚光太阳能热发电29-32
- 1.2.3 太阳能温差发电和太阳能热气流发电32-33
- 1.3 针对太阳光谱特性优化太阳能发电效率的方式33-44
- 1.3.1 使用二次辐射源调节光谱33-35
- 1.3.1.1 热光伏系统(TPV)34-35
- 1.3.1.2 荧光太阳聚光器(LSC)35
- 1.3.2 层叠布置多种设备宽频利用太阳能35-38
- 1.3.2.1 层叠式多节太阳电池36-38
- 1.3.2.2 PVT系统38
- 1.3.3 采用分频技术的分布式宽频太阳能发电38-43
- 1.3.3.1 光伏分频系统39-41
- 1.3.3.2 光伏/光热联用分频系统41-42
- 1.3.3.3 采用滤光器的其他分频利用系统42-43
- 1.3.4 高温太阳光谱选择性吸收技术43-44
- 1.4 基于太阳能利用的分频技术发展情况44-51
- 1.4.1 全息滤光44-45
- 1.4.2 液体滤光45-47
- 1.4.3 光谱选择干涉滤光薄膜47-51
- 1.4.3.1 干涉截止滤光片(The multilayer bandstop filter)48-50
- 1.4.3.2 皱褶滤光片(The Rugate filter)50-51
- 1.5 本文主体结构与研究内容51-53
- 2 光学薄膜基础理论及多层薄膜滤光器基本结构设计的研究53-89
- 2.1 光学薄膜基础理论53-61
- 2.1.1 单层平面电磁波53-56
- 2.1.2 单层膜的干涉56-59
- 2.1.3 多层膜的干涉59-61
- 2.2 光学薄膜系统的主要设计方法61-65
- 2.2.1 计算机辅助设计61-63
- 2.2.2 经典解析解法与数值解法的比较63-64
- 2.2.3 本文中滤光器的设计思路64-65
- 2.3 多层薄膜滤光器基本结构设计及其性能影响因素的研究65-88
- 2.3.1 薄膜材料的选择65-68
- 2.3.2 基本周期膜系及其性能考察68-74
- 2.3.3 高反带(截止区)的拓宽74-82
- 2.3.4 通带波纹的压缩82-85
- 2.3.5 偏振效应的影响85-88
- 2.4 本章小结88-89
- 3 适用于聚光太阳能发电系统的光学多层薄膜滤光器的研制89-120
- 3.1 聚光分频光伏光热联合发电系统89-97
- 3.1.1 系统组成89-91
- 3.1.2 光伏端的特性91-94
- 3.1.3 TEG端特性94-95
- 3.1.4 Stirling端特性95-97
- 3.2 分频策略97-101
- 3.3 滤光器基础膜系的设计101-108
- 3.3.1 初始膜系的解析法设计101-104
- 3.3.2 Filter-A的设计104-106
- 3.3.3 Filter-B1的设计106-107
- 3.3.4 Filter-B2的设计107-108
- 3.4 滤光器基础设计方案的数值优化108-112
- 3.4.1 Filter-A设计方案的优化结果109-110
- 3.4.2 Filter-B1设计方案的优化结果110-111
- 3.4.3 Filter-B2设计方案的优化结果111-112
- 3.5 制备112-118
- 3.5.1 电子束加热蒸发镀膜技术简介112-113
- 3.5.2 薄膜加工与样品测试113-118
- 3.6 本章小结118-120
- 4 PV-TEG聚光分频联用系统的性能实验与模型分析120-156
- 4.1 实验系统120-129
- 4.1.1 系统组成与主要测试工具120-124
- 4.1.2 聚光器124-125
- 4.1.3 滤光器125-126
- 4.1.4 光伏电池126-127
- 4.1.5 温差元件127-129
- 4.2 光伏电池聚光性能与聚光分频性能比较129-145
- 4.2.1 CCRS-C50电池实验结果分析129-138
- 4.2.1.1 短路电流Isc130-131
- 4.2.1.2 开路电压U_(oc)131-132
- 4.2.1.3 最大功率P_m132-133
- 4.2.1.4 填充因子FF133-134
- 4.2.1.5 发电效率134-138
- 4.2.2 Si-N电池实验结果分析138-145
- 4.2.2.1 短路电流I_(sc)140
- 4.2.2.2 开路电压U_(oc)140-142
- 4.2.2.3 最大功率P_m142
- 4.2.2.4 填充因子FF142-143
- 4.2.2.5 发电效率143-145
- 4.3 PV-TEG分频联用系统模型分析145-155
- 4.3.1 普通晶体硅电池146-147
- 4.3.2 聚光利用硅电池147-153
- 4.3.3 计算结果与性能分析153-155
- 4.4 本章小结155-156
- 5 PV-DS聚光分频联用系统的性能实验与模型分析156-175
- 5.1 使用FILTER-B1的硅电池性能实验156-165
- 5.1.1 实验系统介绍156-157
- 5.1.2 滤光片性能157-158
- 5.1.3 单晶硅电池性能测试结果与分析158-165
- 5.1.3.1 短路电流I_(sc)158-159
- 5.1.3.2 开路电压U_(oc)159-160
- 5.1.3.3 最大功率P_m160-161
- 5.1.3.4 填充因子FF161-162
- 5.1.3.5 发电效率162-165
- 5.2 使用FILTER-B1的PV-DS系统性能分析165-174
- 5.2.1 聚光器165-166
- 5.2.2 PV工作性能分析模型166
- 5.2.3 DS模型166-171
- 5.2.4 计算结果与系统性能分析171-174
- 5.3 本章小结174-175
- 6 太阳直射辐射光谱变化对聚光发电系统性能影响的研究175-184
- 6.1 太阳辐射光谱模型175-180
- 6.1.1 SMARTS光谱分析模型及其分析参数设置175-176
- 6.1.2 本地太阳辐射光谱计算结果176-180
- 6.2 太阳能发电系统性能分析180-183
- 6.2.1 Ⅱ-3B聚光发电系统(CPV)180-181
- 6.2.2 使用Filter-A的PV-TEG联用发电系统181
- 6.2.3 碟式斯特林发电系统181
- 6.2.4 使用Filter-B1的PV-DS联合发电系统181-182
- 6.2.5 各系统发电效率计算结果182-183
- 6.3 本章小结183-184
- 7 全文总结与工作展望184-189
- 7.1 内容总结184-187
- 7.2 主要创新点187-188
- 7.3 未来工作展望188-189
- 参考文献189-201
- 攻读博士学位期间发表论文201-203
- 作者简介203-204
- 致谢204-205
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