聚光太陽電池方陣場

聚光太陽電池方陣場是指，由一系列聚光太陽電池方陣組成的聚光光伏發電系統。

基本介紹

• 中文名：聚光太陽電池方陣場
• 外文名：photovoltaic concentrator array field
• 用途：光伏發電
• 性質：聚光光伏發電系統

簡介

近年來，矽太陽電池工藝日趨成熟，產量大幅度增加，太陽電他，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50一60%。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。

陽光經聚光鏡會聚到聚光單電池組件，每個電池平均發電功率在4W以上。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。

聚光技術

聚光技術是降低太陽電池利用總成本的一種有效措施。

它通過聚光器使較大面積的陽光會聚在一個較小的範圍內，並將太陽電池置於光斑或光帶上，以增加光強，克服太陽輻射能流密度低的缺陷，從而獲得更多的電能輸出。

優越的性能

與平板太陽電池方陣相比，聚光方陣有著優越的性能。

效率高

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。聚光電池方陣的效率比平板電池方陣高，一般要高30一40%。目前，美國聚光方陣的效率達12一14%，它遠高於平板方陣的水平。

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)。

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。

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確材料上，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。

特殊的要求

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淮確。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2一3年。更重要的是，鋁在0.85微米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。

另外，反射式聚光器的收集器位於入射陽光一側，不可避免要遮蔽部分受光面積。因此，用反射式聚光器做成的聚光組件，其效率比折射式聚光器要低10%左右。折射式聚光器採用透鏡聚光，目前幾乎無例外地都採用菲涅耳透鏡。菲涅耳透鏡的原料為有機坡璃，其透光率約為92%。

採用不同的設計可靈活地改變菲涅耳透鏡的聚焦特性。菲涅爾透鏡一般採用塑膠模壓或注塑工藝成形，目前透鏡效率已超過85%。

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。平板方陣採用跟蹤，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。通常40倍左右的聚光方陣，對跟蹤精度的要求大約為0.5。

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，故對機械設計和加工提出了較高的要求。機械傳動部分要靈活而又堅固,能抗擊工作地區的基本風壓。

電池的互聯和散熱

一片聚光電池可以代替幾十片電池工作，在它上面集中了較多的能量，這些能量中轉換為電能的部分通過互聯條被引導到外負載，互聯條要有足夠的截面積，在它上面要流過幾安培甚至幾十安培的電流。其餘部分的能量以熱的形式散失掉。因此要求電池組件的熱阻要小，否則會使電池溫升過高，甚至燒毀電池。電池的溫度是影響方陣效率的重要因素。

廣闊的前景

聚光方陣雖然出現時間不長，但其發展是很快的，目前在世界許多地方已經出現了幾百千瓦的聚光方陣場，在降低成本上也收到了明顯的效果。據報導，聚光方陣的成本已降到普通平板·板方陣的一半以下。