增加硅片单位面积的光照强度及增大在单位光照下光电转换效率是太阳能光伏发电产业化与发展的两种必须技术手段，但以提高单位光照下光电转换效率的技术门槛太高，科学研究目前依然不能快速的满足产业发展的需求；然而增加硅片单位面积的光照强度则是一种技术门槛较低但实际有效方式，即运用聚光装置增强硅片表面的光照强度来增大光伏发电量。对于这两种技术手段，我们应该两手都要抓，两手都要硬。
一是继续加大太阳能光电转换效率的研究，让转换效率增加，或者研究新的材料，确保光电转换效率的提升；二是加大聚光装置的产业化应用，并且加大聚光装置的研究，以确保能够在较低成本的情况下，获取较大经济效益。然而要在转换效率上突破，技术难度太高，目前比较容易实现并且能够较快带来经济效益的做法就是采用聚光装置。图1所示的是一个基于反光装置和太阳能电池板结合的新型太阳能电池结构[1,2]，其中深色部分为硅片，浅色部分为反光装置，黄色部分为太阳在一天中的走向趋势。其中γ为太阳与太阳能电池板在地面方向的夹角，β为反光装置和地面的夹角，β较大则光线反射到太阳能电池板的效果就越差，反之较好。
图1 一种新型的基于反射装置结合太阳能电池板的太阳能发电装置
图2给出了新型的基于聚光装置的太阳能电池结构的受光示意图，传统的太阳能电池板只能接受来自太阳能的直射光线，即图2中的光线1；然而新型的太阳能电池结构可能用反射式的聚光装置将太阳光线反射到太阳能电池板，如光线2和3，光线2是指当γ较小（早上或下午）时，光线照射在平面镜，然后将过光线反射到更远的太阳能电池板进而增加单位面积的光照强度，光线3则是当β角度较小时，利用反射将直射的太阳光线反射到对面的太阳能电池板上。
图2 针对具有聚光装置的太阳能电池的光线手机示意图
为了能够证明上述猜想，我们使用一块面积约为10cm*7cm的多晶硅太阳能电池板、一块面积约为20cm*7cm的平面镜作为聚光材料，为了便于接受图2中所示的光线2，所以平面镜的长度这里稍微加长。同时采用室内照明灯光模拟太阳光线，所以测量到的开路电压和短路电流的绝对值较小。在整个模拟测量过程中，γ的范围为45-90度，step为5°，β角度我们采取了30°和50°，另外，太阳能电池板与地面的较为约为45°。表1给出了新型太阳能电池在不同情况下的光照情况的测量条件。
表1 新型太阳能电池的在不同情况下的光照情况测量数据表
图3给出了新型太阳能电池在表1所示的3种状态下的功率测量曲线，随着γ的增加，三种状态下的功率都近乎线性增加，即从早上到中午的过渡中，功率是逐渐增加的；同时，我们可以看到，β较小的状态下，在不同的γ情况下，发电量最大，没有平面镜的状态对应的发电量最小。图4给出了不同β情况下相对于无平面镜状态太阳能电池发电量的增加百分比，我们可以看到β较小则意味着有更大的发电量，所以在实际的太阳能电池安置过程中，β的角度需要充分考量。
图3 三种情况所对应的功率测量数据在不同时刻的变化趋势
图4 不同β的新型太阳能电池的功率相对于传统太阳能电池的增加百分比变化趋势
图5、7分别给出了开路电压和短路电流在不同γ情况下3种状态的变化趋势，可以看出较小的β角成就了大的电压、电流；图6、8给出了开路电压和短路电流相对于传统太阳能电池的增加百分比。
图5 三种结构对应的开路电压在不同时刻的测试变化趋势
图6不同β的新型太阳能电池的开路电压相对于传统太阳能电池的增加百分比变化趋势
图7三种情况所对应的短路电流测量数据在不同时刻的变化趋势
图8不同β的新型太阳能电池的短路电流相对于传统太阳能电池的增加百分比变化趋势
将三种状态下的六个测量点的功率进行求和，可以发现在小β状态下，功率相对增加了55%，在大β情况下，功率相对增加了24%。所以，采用新的太阳能电池结构可以增加太阳能电池的发电量，合理的配置β角度，会进一步有效的增大发电量。因此，只有从太阳能电池板的安置排放、角度选择、新型聚光装置的引入出发才可以帮助太阳能光伏产业进行革新式发展。
来自：solarzoom
参考文献：
1. 范琳；魏泰，201120515458，一种太阳能电池；
2. 范琳；魏泰，201220231471，一种高效的太阳能电池；
| 
发表于 2013-8-8 17:05:48
