1.3聚光太陽(yáng)電池
聚光太陽(yáng)電池組件由聚光太陽(yáng)電池、聚光器、太陽(yáng)光追蹤器組成。
聚光太陽(yáng)電池,與普通太陽(yáng)電池略有不同,因需耐高倍率的太陽(yáng)輻射,特別是在較高溫度下的光電轉(zhuǎn)換性能要得到保證,故在半導(dǎo)體材料選擇、電池結(jié)構(gòu)和柵線設(shè)計(jì)等方面都要進(jìn)行一些特殊考慮。最理想的材料是砷化鎵,其次是單晶硅材料。一般硅晶材料只能吸收太陽(yáng)光譜中400~1,100nm波長(zhǎng)的能量,砷化鎵可吸收較寬廣的太陽(yáng)光譜能量,三結(jié)面聚光型太陽(yáng)電池可吸收300~1900nm 波長(zhǎng)的能量,相對(duì)其轉(zhuǎn)換效率可大幅提升,其太陽(yáng)能能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)30%~40%。整個(gè)裝置的轉(zhuǎn)換效率為17%~25%。
聚光器將較大面積的陽(yáng)光聚在一個(gè)較小的范圍內(nèi),以增加光強(qiáng),克服太陽(yáng)輻射能流密度低的缺陷,把太陽(yáng)電池放置在這一位置,從而獲得更多的電能輸出。不過(guò)因聚光引起的溫度上升會(huì)損傷太陽(yáng)電池單元及發(fā)電系統(tǒng),因此往往必須要抑制聚光率才可以使聚光器的倍率大于幾十,其結(jié)構(gòu)可采用反射式或透鏡式。
聚光太陽(yáng)電池必須要在位于透鏡焦點(diǎn)附近時(shí)才能發(fā)揮功能,因此為使模塊總是朝向太陽(yáng)的方位,必須配置太陽(yáng)追蹤系統(tǒng),聚光器的跟蹤裝置一般采用光電自動(dòng)跟蹤。此設(shè)計(jì)雖然可以提高轉(zhuǎn)換效率,但卻存在透鏡、聚光發(fā)熱釋放槽(散熱方式可采用氣冷或水冷)以及太陽(yáng)光追蹤系統(tǒng)的重量及體積較大等不足的特點(diǎn)。
聚光裝置可有效地減少晶體硅電池板的面積,從而降低成本,但跟蹤裝置將會(huì)使得造價(jià)有所增加,加上運(yùn)行階段傳動(dòng)裝置的維護(hù)費(fèi)用和能耗,工程造價(jià)反而會(huì)增加,目前在小范圍內(nèi)有示范性應(yīng)用。同時(shí),聚光裝置不能利用散射光能量,不適合在散射輻射所占總輻射比例較高的地區(qū)使用。
圖1-4 低倍聚光太陽(yáng)電池
圖1-5 高倍聚光太陽(yáng)電池