光伏光熱材料與器件設計及性能研究.pdf

1、基于傳統(tǒng)能源短缺及世界節(jié)能減排大環(huán)境，我國積極布局清潔能源發(fā)展，以期調(diào)整能源結構，改變能源消費層次，達到經(jīng)濟與環(huán)境和諧可持續(xù)發(fā)展之目的。而太陽能利用歷史由來已久，其具有分布范圍廣、能量儲量大及可再生性等特點向來是清潔能源利用重中之重。本文在詳細闡述了目前太陽能利用最常見的兩種應用方式，即光伏利用及光熱利用后，又引入了光伏光熱一體化利用概念，并對其進行了詳細介紹與分析。
　　本文首先在現(xiàn)有光伏光熱一體化器件技術研究基礎上，基于光伏光

2、熱一體化器件設計之兩大原理，綜合考慮實際應用因素，設計出了一種可商業(yè)化的器件結構，并對構成該器件的各部分結構提出材料選擇及技術參數(shù)要求。最后基于該設計結構，提出了一種可規(guī)模化、流水化封裝該器件的生產(chǎn)工藝流程。
　　本文接著針對所制備的光伏光熱一體化器件在實際工作時，各部件結構的能量平衡建立了數(shù)學理論模型。提出了光伏光熱一體化器件光熱效率及光電效率的理論計算模型及影響因素定性分析模型，并介紹了幾種對于光伏光熱一體化器件總體性能的評價

3、方式。在此基礎上，對制備的光伏光熱一體化器件進行了實際試驗研究，包含空曬升溫曲線，光熱效率測試及光電性能測試。測試發(fā)現(xiàn)，光伏光熱一體化器件空曬溫度峰值可達130℃，但是升溫速率滯后于普通平板集熱器。其在初始進水溫度25℃的歸一化方程為??T??0.661.93，表明作為集熱器最大瞬時效率66％，熱損系數(shù)1.397，如若再加上其平均光電效率14%，綜合效率可達80%，高于平板集熱器行業(yè)要求的72%指標。并對比42℃、56℃進水溫度的光熱效

4、率及光電效率變化，發(fā)現(xiàn)不同的初始進水溫度對于光熱效率影響較小，但是極大的影響光電效率，因此選用合適的器件循環(huán)溫度將尤為重要。
　　最后，介紹了兩種適用于該光伏光熱一體化器件的太陽能熱泵系統(tǒng)，并利用中間式太陽能熱泵系統(tǒng)原理搭建了44KW光伏能源熱泵系統(tǒng)，對其系統(tǒng)搭建構成及運行策略進行了介紹。并簡單分析了自4月19日至11月1日期間，該系統(tǒng)運行性能。發(fā)現(xiàn)其熱源側進水溫度集中在25~40℃，制熱側出水溫度集中在35~55℃，熱泵能效值約