聚光光伏技术介绍

2.2 聚光太阳能接收器wk.baidu.com
• 组成：聚光太阳电池、旁路二极管和散热 系统等
2.2 聚光太阳能接收器
• 聚光太阳电池：
– 硅系（三接面InGaP/GaAs/Ge的聚光型） – III—V族多结（砷化镓）：Boeing Spectrolab ：364倍，41.6%；SpireSemiconductor：406 倍，42.3%
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2 聚光光伏系统工作原理
• 聚光发电技术定义：利用透镜或反 射镜面等光学元件，将大面积的阳 光汇聚后再进行利用发电的技术 • 种类：聚光光伏（Concentrated Photovoltaic power） 、聚光光热 （ Concentrating Solar Thermal power）和聚光光伏光热联合（ Concentrated Photovoltaic and Thermal power） • CPV系统组成：聚光系统、聚光太 阳能接收器和太阳跟踪系统
太阳电池材料对光谱的吸收能力对比图
2.2 聚光太阳能接收器
• 太阳电池温度过高，>200℃，影响转换效 率及寿命 • 散热系统分类：被动式和主动式 • 主动冷却种类：空冷、水冷及热管冷却
CPV系统电池芯片主动冷却方式示意图
2.3 太阳追踪系统
• 作用：保证太阳光入射精 度及太阳电池转换效率 • 组成：光敏传感器、电机 、机械传动系统等 • 种类：单轴跟踪，双轴跟 踪（±0.5°）等 • 特征：跟踪精度高、运行 安全可靠、抗干扰能力强 、成本低、操作界面友好 等
CPV系统结构
2.1 聚光系统
• 聚光系统是CPV发电系统最重要的组成部 分，也是与传统平板式太阳能发电技术的 最大区别所在 • 聚光系统通常由主聚光器和二次聚光器组 成
2.1 聚光系统
• 按聚光强度不同，可分为低、中、高倍率 聚光 • 低：2~100 • 中：100~300 • 高：300~1000
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2.1 聚光系统
• 按聚光方式不同，可分为反射式聚光 （镜面聚光）和透射式聚光（透镜聚 光） • 菲涅尔透镜只保留有效折射面，节约 80%材料。采用光学塑料，重量轻、 已加工，但存在光性能衰退
反射式CPV系统原理图
透射式CPV系统原理图
菲涅尔透镜结构及聚光原理
2.1 聚光系统
• 高倍率CPV发电系统必须采用二次聚光器 • 位置：集成太阳电池板 • 作用： 二次光折射，提高对入射光角度与 聚光器轴线偏离角度的容忍度 • 新颖的光学设计：聚光角度＞1°
光伏系统功率对比
追踪系统工作方式
3 聚光光伏技术优势
• 发电效率高
– 目前Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池光电转换效 率已超过40% – 理论光电转换效率：70%
各种技术的芯片光电转换效率对比
3 聚光光伏技术优势
• 成本低规模化能力强
– 电池效率高、半导体材料用量小 – 配备聚光和太阳跟踪系统，单个CPV元件功率 较大（一般为20~35kW），适合大规模安装。 单一CPV电站能轻易达到MW级甚至100MW级
聚光光伏技术介绍
目录
1. 2. 3. 4. 5. 6. 太阳电池分类 聚光光伏系统工作原理 聚光光伏技术优势 技术挑战 相关企业及应用现状 展望
1 太阳电池分类
• 第一代晶硅太阳电池：单晶硅和多晶硅； 12%~20% • 第二代薄膜太阳电池：非晶硅和Ⅱ-Ⅵ族化 合物半导体；7%~12% • 第三代聚光太阳电池： 硅系和Ⅲ-Ⅴ族化合 物半导体；40%
西班牙Puertollano 500kW CPV电厂 CPV发电系统适合100kW以上应用
3 聚光光伏技术优势
• 占地面积少生态影响小 • 可安装在丘陵地带
生态环境的影响
占地情况比较（1GWh/年发电规模） 丘陵环境电站
3 聚光光伏技术优势
• 用水量少
耗水量比较（每MWh发电量）
希望提出宝贵意见！