聚光太陽電池方陣

聚光技術即利用小面積的矽片接受投射在大面積範圍的陽光，能減少矽材料消耗，降低發電成本。將聚光技術套用到太陽電池方陣上，構成聚光太陽電池方陣。

基本介紹

• 中文名：聚光太陽電池方陣
• 外文名：photovoltaic concentrator array field
• 領域：太陽能利用

基本信息

近年來，矽太陽電池工藝日趨成熟，產量大幅度增加，太陽電池，從空間套用轉向地面套用，降低太陽電池成本已成為當務之急。在矽太陽電池成本中，矽材料約占50-60%。若能利用小面積的矽片接受投射在大面積範圍的陽光，就能減少矽材料消耗，降低發電成本。由此人們自然想到了聚光器，將聚光技術套用到太陽電池方陣上，構成聚光太陽電池方陣。通常將與此有關的技術稱為聚光光伏技術。

組成部分

由聚光器、太陽電池、護罩、散熱器組成的基本單元叫做聚光電池組件，由一系列聚光電池組件組成的獨立發電系統就是聚光電池方陣。聚光器的形式是多種多樣的。從光學原理上分，有反射式和折射式，從聚焦性能來分，有點聚焦和線聚焦，從幾何形狀上看，有平面的、球面的、雙曲面的和拋物面的等等。另外還有螢光式的。所用聚光器的不同導致聚光方陣形式的不同。但是不管哪種形式的聚光方陣，它們都由以下基本部分組成
1.聚光方陣組件。它由聚光器、電池、散熱器等組成，這是實現聚光和光電轉換的基本部件。
2.跟蹤控制器。這是保持方陣對太陽進行跟蹤的電子裝置。
3.支撐及機械傳動裝置。它能安全支撐方陣並能按聚光器要求的自由度和範圍運動。

優點

與乎板太陽電池方陣相比，聚光方陣有著優越的性能。
1.效率高。矽太陽電池的光電轉換效率在聚光率c不太高時，隴C的增加呈對數增加。因此，聚光電池方陣的效率比平板電池方陣高，一般要高30-40%。目前，美國聚光方陣的效率達12-14%，它遠高於平板方陣的水平。
2.輸出功率大。聚光方陣一般都跟蹤太陽，方陣總處於最佳工作狀態。一天中的平均輸出功率與不跟蹤的平板方陣相比約高30%(標稱功率相同)。
3.便於綜合利用。聚光器的使用給光熱利用創造了條件，在散熱器處安裝集熱管，可得到熱水，實現光電、光熱綜合利用。據報導，該綜合系統得到的熱功率約為電功率的3倍。這樣，系統的熱、電總效率可達40以上。

4.成本低。由於採用聚光技術，使一片電池可以發揮幾十片電池的作用，使矽片用量大大減少，方陣的成本由矽材料轉移到廉價的金屬材料和有機玻璃材料上，主要工藝也由半導體工藝轉移到普通機械加工工藝上，這樣既便於實現自動化連續生產，又為進一步降低成本創造了條件。

特殊要求

聚光方陣的優點是明顯的。但是它與普通太陽電池方陣不同，有著自己的特殊要求。

設計製造有效的聚光器

實現聚光並不困難，但要求聚光效率高卻不容易。首先，所用聚光器材料的透光率(對摺射式聚光器)或反射率(對反射式聚光器)要足夠高;其次，聚光器的形狀要加工得很準確。反射材料用鍍銀玻璃，可以得到較高的反射率，但不經濟。目前出現的塗鋁塑膠也可採用，但由於一般塑膠對濕氣的防護作用較差，所以這種材料的壽命較短，一般不超過2-3年。更重要的是，鋁在0.85um波長處有一個很陡的吸收峰，會影響太陽電池的效率。採用拋光鋁板也有同樣的問題。

跟蹤太陽的向題

為了使聚光方陣正常工作，應該採用跟除控制器使方陣正對太陽。乎板方陣採用跟蹤，可使方陣輸出功率提高30%。幾十倍以上的聚光方陣(螢光式聚光器除外)如不採用跟蹤，光斑就會偏離電池，使方陣無功率輸出。根據不同方陣設計，可採用一維跟蹤或二維跟蹤。跟蹤精度的要求因所用聚光器不同而不同。一般來說，聚光率越高對跟蹤精度的要求就越高。

傳動機構及方陣支撐

聚光方陣作為一種地面用太陽能發電系統，是相當龐大和笨重的，因此要有堅固的支撐。同時它又要跟蹤太陽，能靈活轉動，故對機械設計動部分要靈活而又堅固，能抗擊工作地區的基本風壓。