光伏光熱材料與器件設(shè)計(jì)及性能研究.pdf

1、基于傳統(tǒng)能源短缺及世界節(jié)能減排大環(huán)境，我國積極布局清潔能源發(fā)展，以期調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，改變能源消費(fèi)層次，達(dá)到經(jīng)濟(jì)與環(huán)境和諧可持續(xù)發(fā)展之目的。而太陽能利用歷史由來已久，其具有分布范圍廣、能量儲(chǔ)量大及可再生性等特點(diǎn)向來是清潔能源利用重中之重。本文在詳細(xì)闡述了目前太陽能利用最常見的兩種應(yīng)用方式，即光伏利用及光熱利用后，又引入了光伏光熱一體化利用概念，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)介紹與分析。
　　本文首先在現(xiàn)有光伏光熱一體化器件技術(shù)研究基礎(chǔ)上，基于光伏光

2、熱一體化器件設(shè)計(jì)之兩大原理，綜合考慮實(shí)際應(yīng)用因素，設(shè)計(jì)出了一種可商業(yè)化的器件結(jié)構(gòu)，并對(duì)構(gòu)成該器件的各部分結(jié)構(gòu)提出材料選擇及技術(shù)參數(shù)要求。最后基于該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，提出了一種可規(guī)?；⒘魉庋b該器件的生產(chǎn)工藝流程。
　　本文接著針對(duì)所制備的光伏光熱一體化器件在實(shí)際工作時(shí)，各部件結(jié)構(gòu)的能量平衡建立了數(shù)學(xué)理論模型。提出了光伏光熱一體化器件光熱效率及光電效率的理論計(jì)算模型及影響因素定性分析模型，并介紹了幾種對(duì)于光伏光熱一體化器件總體性能的評(píng)價(jià)

3、方式。在此基礎(chǔ)上，對(duì)制備的光伏光熱一體化器件進(jìn)行了實(shí)際試驗(yàn)研究，包含空曬升溫曲線，光熱效率測(cè)試及光電性能測(cè)試。測(cè)試發(fā)現(xiàn)，光伏光熱一體化器件空曬溫度峰值可達(dá)130℃，但是升溫速率滯后于普通平板集熱器。其在初始進(jìn)水溫度25℃的歸一化方程為??T??0.661.93，表明作為集熱器最大瞬時(shí)效率66％，熱損系數(shù)1.397，如若再加上其平均光電效率14%，綜合效率可達(dá)80%，高于平板集熱器行業(yè)要求的72%指標(biāo)。并對(duì)比42℃、56℃進(jìn)水溫度的光熱效

4、率及光電效率變化，發(fā)現(xiàn)不同的初始進(jìn)水溫度對(duì)于光熱效率影響較小，但是極大的影響光電效率，因此選用合適的器件循環(huán)溫度將尤為重要。
　　最后，介紹了兩種適用于該光伏光熱一體化器件的太陽能熱泵系統(tǒng)，并利用中間式太陽能熱泵系統(tǒng)原理搭建了44KW光伏能源熱泵系統(tǒng)，對(duì)其系統(tǒng)搭建構(gòu)成及運(yùn)行策略進(jìn)行了介紹。并簡單分析了自4月19日至11月1日期間，該系統(tǒng)運(yùn)行性能。發(fā)現(xiàn)其熱源側(cè)進(jìn)水溫度集中在25~40℃，制熱側(cè)出水溫度集中在35~55℃，熱泵能效值約