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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 聚光光伏热电（CPV/T）与氢储能多代系统的设计与分析

    摘要： 聚光光伏（CPV）是解决高效多结太阳能电池高成本问题的前景技术。然而由于光能高度集中，在有限空间内实现高热通量散热是一大挑战。本文首次提出并热力学分析了核态池沸腾传热（NBHT）技术在CPV热管理中的应用系统。为提升CPV系统整体效率，设计并热力学分析了结合聚光光伏热电联供（CPV/T）与储氢技术的多联产系统，以满足居民社区持续运行的电力、冷热水及暖通空调需求。部分CPV发电量用于电解水制取氢氧，所产气体经存储后由质子交换膜燃料电池（PEMFC）在夜间或日间不利工况下重新供电。CPV/T产生的余热通过溴化锂吸收式制冷机（AbC）满足建筑供暖、热水及制冷需求，吸收式制冷机出口连接除湿系统将潮湿空气转化为建筑用水和通风用气。该系统在设计稳态条件下实现67.52%的总能量效率、34.89%的火用效率及高达1862倍的聚光比。研究表明：当NBHT沸腾温度从353K升至373K时，因临界热流密度增加使最大聚光比能力显著提升至2400倍（原1392倍），但CPV系统电效率因电池温度升高从28.65%降至27.09%。通过参数研究还分析了直接法向辐照度（IDNI）、环境温度、相对湿度及装机容量对系统在不同地域、运行条件和规模下的性能影响。

    关键词： 聚光光伏、多联产系统、氢储能、火用、太阳能光伏/热系统、电解槽与燃料电池

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 采用基于Therminol VP-1纳米流体的光谱光束滤波器的混合聚光光伏/热系统全耦合数值模拟

    摘要： 多物理场应用的真实数值模拟是精确预测聚光太阳能系统运行的有效方法。尽管文献中已提出多种多物理场耦合方法，但将这些方法应用于复杂聚光太阳能技术的模拟仍具挑战性。因此，本研究针对采用纳米流体作为光谱滤光片的复合抛物面聚光光伏/热（CPC-PV/T）混合集热器，提出了一种新颖的二维-三维数值光学-热学-电学耦合方法。该方法通过精密计算工具，将非灰度二维模型获得的系统各组件体积吸收辐射量作为体积热源嵌入三维模型。全面分析了全耦合方法（FCM）的主要特性，并与先前采用的另外两种耦合方法进行对比。此外，还研究了使用纳米流体和基础流体光谱滤光片（BF-filter）的模块性能，并与独立聚光光伏电池进行比较。研究结果表明，与其他方法相比，FCM能更真实地揭示所提系统的运行特性，因其可考虑太阳光照的非均匀性、反射太阳光束在接收器上的方向变化，以及所用材料光学特性随太阳辐照度的变化。此外，在Therminol VP1油中悬浮氧化铟锡（ITO）纳米颗?？墒谷炔ǘ蔚奈章时仁褂肂F-filter时提高62.5%，同时显著降低电池温度及光伏波段内的透射辐照度。

    关键词： 辐射传热、多物理场耦合方法、纳米流体、聚光光伏/热系统、光谱束过滤器

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • [2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC）- 美国伊利诺伊州芝加哥（2019.6.16-2019.6.21）] 2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC）- 聚光光伏混合光伏-太阳能热能转换的直接流体冷却技术

    摘要： 一种用于混合光伏-太阳能热能转换的光谱分裂光伏?？橐芽⑼瓿?，该模块采用部分透射聚光光伏电池的直接流体冷却（DFC）技术。通过让传热流体与电池两侧直接接触流动，可更高效地提取光伏电池产生的废热。该?？橥本弑阜止夤δ埽肷涔夥纸馕讲糠郑耗芰扛哂诘绯卮兜墓庾颖坏绯匚?，而低能量光子则透过红外透射?？榇葜寥冉邮掌?。光学建模（实验）显示，电池区域的外带通透射率为63.2%（34.3%），周围旁路区域的全光谱透射率为90.4%（89.0%）。热力学建模证实直接冷却流体方法能有效维持电池温度低于110℃。首代原型?？榈牡绻β首恍蚀锏铰愕绯匦实?9%。流体流动特性分析表明为层流状态。目前这些?？檎诮邢殖〔馐?。

    关键词： 混合式聚光光伏/热（CPV/T）系统、主动冷却、硅油传热流体、聚光光伏（CPV）

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于CMOS的横向阵列多带隙聚光光伏系统能量采集方法

    摘要： 本文提出了一种基于单元块级集成CMOS转换器的聚光光伏（CPV）系统能量收集方案。该CPV系统采用横向排列多带隙（LAMB）电池结构构建，是传统串联式系统潜在的高效低成本替代方案。子?？榭槟诘牡ジ龅绯赝ü频缪蛊ヅ淞?，多输入单输出（MISO）降压转换器在为每种电池类型执行本地最大功率点跟踪（MPPT）的同时收集并整合能量。研究人员采用130纳米CMOS工艺开发了一款工作频率为10兆赫的微型化MISO直流-直流原型转换器。在45-160毫瓦功率范围内，该原型转换器在小型（4.8平方毫米）封装尺寸中实现了>92%的标称效率和>95%的峰值效率，该尺寸设计适配LAMB光伏电池块内的可用空间。结果表明LAMB CPV架构具有增强太阳能捕获的潜力。

    关键词： 聚光光伏（CPV）系统、CMOS直流-直流电源转换器、能量收集、多输入单输出（MISO）直流-直流转换器、最大功率点跟踪（MPPT）

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 数值优化与复合效应对垂直隧道结（VTJ）砷化镓太阳能电池在高达万倍聚光条件下的影响

    摘要： 超高效聚光光伏系统（UHCPV，通常指聚光比超过1000倍）被视为研发新一代高效低成本聚光光伏系统的最具前景方向之一。然而当前聚光电池的结构因极高聚光比下不可避免的串联电阻损耗而阻碍了其发展。本研究采用先进TCAD技术，对作者团队新近提出的垂直隧穿结（VTJ）结构性能展开研究。我们重点优化影响其性能的关键参数，并深入探究主要复合机制及高达10000倍聚光比的影响。结果表明这两种因素对新结构性能影响甚微，在10000倍聚光比下测得创纪录的32.2%转换效率。这为单结电池实现30%以上的顶尖效率提供了可行路径，也为开发适用于超高聚光通量的竞争性聚光光伏系统开辟了新方向。

    关键词： 隧道二极管，聚光光伏，垂直太阳能电池，串联电阻，砷化镓（GaAs）

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 薄膜微聚光太阳能电池

    摘要： 聚光光伏（CPV）利用光学元件将阳光聚焦到小型太阳能电池上，通过更经济的光学元件替代昂贵电池，并实现更高的器件光电转换效率。虽然CPV技术主要应用于高效单晶和多结太阳能电池，但将薄膜太阳能电池与聚光方案结合为该领域开辟了新方向。通过改进典型薄膜太阳能电池的制备工艺，可实现微型太阳能电池阵列的高效、高通量并行生产。这类电池与微透镜阵列的组合有望制造出外形尺寸与现有平板光伏相当的微型聚光模块。此类薄膜微型聚光光伏?？榻灾跎侔氲继宓绯夭牧嫌昧浚ń档凸丶牧舷模⑼ü艄饩酃庑вμ嵘⒌缌?，从而有望降低平准化度电成本。本文综述了基于铜铟镓硒（Cu(In,Ga)Se2）吸收材料的薄膜微型太阳能电池制备技术最新进展，并介绍了可构建未来薄膜微型聚光光伏技术的光学聚光系统。

    关键词： 铜铟镓硒，聚光光伏，薄膜太阳能电池，光伏，微型聚光器

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 一种基于参数化与数值优化的便携式光伏用紧凑型静态非成像聚光器设计方法

    摘要： 便携式太阳能充电器是助力实现2030年全球普遍通电目标的技术之一。然而，所需大量光伏设备及其较短使用寿命使得该目标的达成成为资源与能源密集型过程。为降低便携式太阳能充电器的隐含能耗、隐含碳排放及人体与生态毒性潜力，可采用太阳能光伏聚光器。本文提出一种新型非成像太阳能光伏聚光器设计，其主要特点是材料高效、便携及离网使用。本文主要贡献在于新三维非成像聚光器的设计方法，包含聚光器表面的参数方程及设计参数的数值优化。所开发的优化程序基于遗传算法，其参数通过本文实验确定。采用该方法实现的聚光器设计比文献中最紧凑的非成像太阳能聚光器材料用量减少43%。该设计方法可用于寻找具有特定体积、高度、聚光比、接收角和光学效率的聚光器设计方案。因此，这是迈向材料更高效、更可持续的非成像聚光器以及更可持续的便携式太阳能光伏系统的重要一步。

    关键词： 非成像聚光器，数值优化，便携式太阳能，可持续太阳能光伏，聚光光伏

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于有限元模拟的微散热器耦合聚光太阳能电池性能极限估算

    摘要： 聚光光伏（CPV）技术利用廉价光学元件放大辐照度并将其聚焦于小型太阳能电池，从而提取更多电能。然而，提高太阳光浓度会导致光伏电池温度升高，这可能影响其性能甚至造成故障。为解决这一问题，不同类型的CPV系统采用主动和被动冷却机制。本研究确定了被动冷却系统的极限，并根据太阳能电池的推荐工作温度建立了需要主动冷却系统的条件。我们研究了三种不同基板材料上太阳能电池在不同太阳光浓度下的温度特性。结果表明，电池温度与浓度比呈线性关系，与环境温度相关但与基板材料无关。此外，与平板散热器相比，集成微翅片散热器分别使直接键合铜（DBC）、绝缘金属基板（IMS）和硅晶圆（Si晶圆）基板的散热效率提高了25.32%、23.13%和22.24%。与DBC和硅晶圆基板相比，IMS基板的低热阻在维持电池温度<80°C并允许更广泛的高浓度比范围方面表现出最佳的热性能。

    关键词： 集中度比率、被动冷却、微翅片散热器、有限元、聚光光伏、平板散热器

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 采用抛物槽式集热器的混合聚光光伏/热系统实验与理论分析

    摘要： 在本研究中，设计了一种混合式聚光光伏热系统，并与抛物槽式集热器耦合，从理论和实验两方面研究了其联合产热发电性能。该设计将光伏组件安装在具有半圆柱形结构的抛物槽吸收管平面上，通过使水流经吸收管内部及吸收管与玻璃罩之间的环形间隙，实现光伏面板双面冷却?；谌攘ρУ谝欢山⒘讼低衬Ｐ?，并利用自制实验装置采集的数据进行验证。实验过程中，环形流速分别设置为0.008 kg/s、0.017 kg/s和0.025 kg/s，内管流速分别设置为0.075 kg/s、0.083 kg/s和0.091 kg/s。现场测试结果表明：当环形流速为0.008 kg/s时，对应内管流速0.075 kg/s、0.083 kg/s和0.091 kg/s的系统平均总效率分别为61.42%、64.61%和66.36%。模拟获得的混合系统理论结果与实验数据吻合良好。最后还对所提系统进行了环境成本分析。

    关键词： 混合系统、聚光光伏/热系统、抛物面槽式集热器、可再生能源、太阳能

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 附着于多层微通道散热器的聚光光伏室内与室外特性研究

    摘要： 聚光光伏技术是比传统平板光伏系统更具前景的发电方案。本研究探究了连接多层微通道散热器的高倍聚光单太阳能电池?？榈男阅鼙硐?。该系统首次在室内和室外条件下进行了实验测试。室内测试从电学和热学角度研究了散热器层数变化及流体流速的影响：当流体流速保持30毫升/分钟不变时，将散热器从单层增至三层可使最大发电量提升10%，同时降低电池温度3.15°C。室外实验显示系统最大输出电量为4.60瓦，短路电流达1.96安培，电池最高温度维持在61°C以下，系统散热量达12.85瓦（占总发电量的74.9%）。

    关键词： 散热器，聚光光伏，热调节，多层微通道

    更新于2025-09-23 15:19:57