文档介绍：文献综述
太阳能是一种洁净的自然再生能源，取之不尽，用之不竭。而且太阳能是所 有国家和个人都能够得以分享的能源。为能经济有效的利用这一能源，人们从科 学技术上着手研究太阳能的收集、转换、储存以及输送，已经并正在取得显著进 展，这无疑对人类(CHC，见图4(b)),复合 椭球面(CEC，见图4(c))。但是这类聚光器轴向长度一般比较长,体积大［4,5］。
(a) Conipouncl parabolic concentrator
(b)鱼合农曲KH■聚光镣
(b) Compound hyperbolic concentrator
(c)复合榊圆曲聚光镜
(c) Compound elliptical concentrator
图 4 复合曲面聚光器
理想管状聚光器
这种聚光器的pv电池板一般需要竖直放置，且两面均可吸收光能。
折射式聚光镜(RR)
这种类型的透镜(见图 5)外形类似于传统的透镜， 光线经过两次折射后到达 pv 电池， 该聚光镜的优点是接收角度可以很大(半角可＞15°)， 但实际聚光比相 比于理论聚光比差距较大， 只有理论聚光极值的 30%左右，导致这种情况的原因 是由于聚光镜横纵比较小， 即中心厚度过大， 因此材料的散射、吸收对最终结果影 响加大［6］。
图 5 RR 式聚光镜
反射折射式聚光镜(XR)
在 XR 型聚光镜(见图 6)中， 光线先经过反射再经过折射汇聚到光伏电池上， 相比于RR型透镜，相同接收角度时，XR型的聚光比大大提高，透过率却相对较低, 原因是接收电池的背部朝向光源，由于遮挡而增加了阴影面积， 减小了透过率。另 外， 由于镜面和电池是两个相对独立的元件，封装固定较为困难［7,8］。
鉴于XR型透镜难于集成封装的缺点，逐渐演变出了 RX型聚光镜（见图7）,RX 聚光镜可以铸造成一个整体元件, 电池有效表面虽然仍背向光源,但聚光效果明 显优于XR型聚光镜，并且体积可以做得较大。在不考虑材料成本而考虑集成难度
区别于前几种聚光镜,RXI聚光镜（见图8）的电池有效接收面朝向光源，使电 池的底部封装变得简易,而且由于引入了上表面的一次全反射,使能量损失减小, 透过率提高,能以较小的体积获得较高的聚光比,适合集成。通过注塑成型,可以
大大降低成本,发展前景很大［10,11］。
图 8 RXI 式聚光镜
二次结构内部全反射式聚光镜(TIR-R)
TIR-R 聚光镜(见图 9)主聚光镜为锯齿形,次镜为折射镜,聚光镜内部有些不 能一次到达次镜的光线会因发生全反射而改变光路,因此可以进一步成为有效光 线而减小能量损失,避免了其他类型聚光镜存在的散射等损失［12,13］。
图 9 TIR-R 型聚光镜
通过研究上述几种聚光器，发现当前的任务是如何能够使聚光光学系统更加 稳定、使用寿命更长、成本降低。目前,普遍认为非成像的聚光光学系统是未来 聚光光学系统的发展趋势。
跟踪系统
目前国内的光伏发电系统多为固定安装,该方式虽然控制、安装简便,但是由
于大部分时间太阳光不能直射,造成利用率比较低。若对太阳光进行跟踪,使太阳
光始终垂直照射在接收面,则接收到的太阳辐射将大大增加 ,从而达到提高光伏 系统发电效率、降低成本的目的。
太阳的方位随着观测位置和观测时间的不同而不同 ,因此,欲跟踪太阳就必 须先对太阳进行定位。进行定位可以使用光敏电阻或其他种类的传感器,组件的 朝向对散射光线不很敏感,主要影响因素是太阳辐照中的直射部分。固定安装的 太阳电池组件在早、晚的光入射角都很大,而随着角度的继续增加,组件上的光学 损失将增大。
跟踪方式有单轴跟踪和双轴跟踪两种,双轴跟踪比单轴跟踪能产出更多的电 能,然而单轴跟踪实现起来比双轴跟踪更容易,制造和维护成本更低,所以在大部 分场合可以使用单轴跟踪方式来节约成本。但无论是何种跟踪装置,都要确保传 感器适应风、雨、冰雹等各种恶劣环境,即使其被浮尘和大雪覆盖,仍要保证正常 跟踪。此外采用铸铝外壳加光学衰减片保护电路元件,可抗紫外线和高温。
跟踪系统在整个聚光光伏系统中所占的成本是比较大的,并且与跟踪精度成 正比,而跟踪精度又由聚光元件的接收角决定。在精度和成本间取得平衡,这是聚 光光伏系统能否充分推广的重要因素。
聚光光伏系统中的光伏电池
聚光是降低光伏电池利用总成本的一种措施。通过聚光器使较大面积的阳光 聚在一个较小的范围内形成“焦斑”或“焦带”,并将光伏电池置于“焦斑”或 “焦带”上,以增加光强,克服太阳辐射能流密度低的缺陷,从而获得更多的电能 输出。聚光光伏电池与普通光伏电池略有不同,因需耐高倍率的太阳辐射,特别是 在较高温度下的光电转换性能要得到保证,故在半导体材料