2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文熱光伏技術(shù)在飛行器再入過程中的應(yīng)用和選擇性輻射器的研制姓名:耿雪申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:碩士專業(yè):工程熱物理指導(dǎo)教師:葉宏20110531第1章緒論1第1章緒論第1章緒論1.1熱光伏基本理論熱光伏基本理論太陽能光伏發(fā)電的研究歷史已經(jīng)有二百多年,早在1800年博克來氏就發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體材料接受光照后會(huì)產(chǎn)生伏安特性的改變,從而發(fā)現(xiàn)了光伏效應(yīng),并將此半導(dǎo)體制成電池。但是隨著科學(xué)研究的發(fā)展,太陽能的缺點(diǎn)和局限性也逐漸顯現(xiàn)出來,主要有

2、以下幾方面:(1)發(fā)電量受太陽輻照等氣候條件的影響較大,在晚上或者陰雨天的情況下不能或很少能發(fā)電;(2)發(fā)電存在間歇性和隨機(jī)性,并網(wǎng)困難;(3)能量密度低,標(biāo)準(zhǔn)條件下,地面接收的太陽輻照是1000Wm2,按效率16%(有聚光的太陽能電池)來計(jì)算,太陽能光伏電池的發(fā)電功率密度僅為0.016Wcm2;(4)能量來源單一,且可利用的太陽光譜波段較窄?;谔柲芄夥倪@些缺點(diǎn),學(xué)者開始嘗試研究適用于紅外和近紅外波段的光電轉(zhuǎn)化的光伏技術(shù),也就是熱

3、光伏技術(shù)(thermophotovoltaicTPV)[14]。該技術(shù)是一種將紅外或近紅外輻射能通過半導(dǎo)體PN結(jié)直接轉(zhuǎn)換成電能的技術(shù)。這種技術(shù)的原理與太陽能電池大致相同,只是在光譜響應(yīng)波段方面有所區(qū)別。太陽能光伏電池(photovoltaicPV)主要針對(duì)可見光范圍能量,其響應(yīng)波段為4001100nm。熱光伏電池的響應(yīng)波段是8002000nm,主要是紅外波段。在熱光伏系統(tǒng)中,輻射器的工作溫度一般只有一千多度,但由于輻射器與電池之間的距離

4、只有幾個(gè)厘米,根據(jù)輻射定律,輻射能量密度正比于輻射溫度的四次方,反比于距離的二次方,即便TPV系統(tǒng)輻射源的溫度較低,但由于距離充分小,其輻射能量密度仍為太陽能電池的幾倍到幾十倍。無聚光的太陽能系統(tǒng)中電池接收的熱流密度約為0.1Wcm2,而在TPV系統(tǒng)中可達(dá)530Wcm2[5]。已知最早的TPV系統(tǒng)是在1956年,由美國麻省理工大學(xué)林肯實(shí)驗(yàn)室的Zwerdling[6]等制造,采用硅電池作為光電轉(zhuǎn)換元件。Zwerdling推斷系統(tǒng)輸出功率密

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