地球表面接受的太陽(yáng)能輻射具有能流密度低、光譜分布范圍寬的特點(diǎn)。使用聚光器匯集太陽(yáng)能；針對(duì)不同波長(zhǎng)段的太陽(yáng)輻射能量,分別利用相應(yīng)的匹配性好、性能突出的多種太陽(yáng)能發(fā)電元件轉(zhuǎn)化能量,可以獲得比傳統(tǒng)的單一利用方法更好的效果。本文以發(fā)展較成熟的晶體硅太陽(yáng)光伏電池做為主要發(fā)電部件,探索其與溫差發(fā)電元件以及斯特林發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)建聚光分頻聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng),更全面地利用太陽(yáng)輻射全波段能量的方法。根據(jù)典型的硅電池特性及與其聯(lián)合使用的不同發(fā)電元件性能,展開(kāi)了對(duì)應(yīng)的介質(zhì)多層薄膜濾光器研究。首先,介紹了地球接受的太陽(yáng)輻射的特點(diǎn),以及中國(guó)太陽(yáng)能資源分布的情況；闡述了根據(jù)不同地域條件、氣象情況,結(jié)合太陽(yáng)輻射寬頻、低能流密度和不穩(wěn)定等特點(diǎn)合理利用太陽(yáng)能的必要性,交代了全文工作的研究背景。介紹了主要的太陽(yáng)能發(fā)電方式及其發(fā)展現(xiàn)狀；綜述了從太陽(yáng)光譜特征入手優(yōu)化太陽(yáng)能發(fā)電效果的主要手段；分析了基于太陽(yáng)能利用的主要分頻技術(shù)及其發(fā)展情況。根據(jù)文獻(xiàn)綜述情況,制定了使用光學(xué)介質(zhì)薄膜對(duì)太陽(yáng)入射光分頻,利用以硅電池為主的多種發(fā)電方式聯(lián)合使用入射太陽(yáng)輻射能量的方案。同時(shí),提出了本文的主體結(jié)構(gòu)和研究?jī)?nèi)容。介紹了光學(xué)薄膜設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論,根據(jù)電磁波理論... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
圖索引
表索引
1 緒論
    1.1 太陽(yáng)能資源
        1.1.1 地表太陽(yáng)輻射
        1.1.2 中國(guó)太陽(yáng)能資源
    1.2 主要太陽(yáng)能發(fā)電方式
        1.2.1 太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)
        1.2.2 聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電
        1.2.3 太陽(yáng)能溫差發(fā)電和太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電
    1.3 針對(duì)太陽(yáng)光譜特性優(yōu)化太陽(yáng)能發(fā)電效率的方式
        1.3.1 使用二次輻射源調(diào)節(jié)光譜
            1.3.1.1 熱光伏系統(tǒng)(TPV)
            1.3.1.2 熒光太陽(yáng)聚光器(LSC)
        1.3.2 層疊布置多種設(shè)備寬頻利用太陽(yáng)能
            1.3.2.1 層疊式多節(jié)太陽(yáng)電池
            1.3.2.2 PVT系統(tǒng)
        1.3.3 采用分頻技術(shù)的分布式寬頻太陽(yáng)能發(fā)電
            1.3.3.1 光伏分頻系統(tǒng)
            1.3.3.2 光伏/光熱聯(lián)用分頻系統(tǒng)
            1.3.3.3 采用濾光器的其他分頻利用系統(tǒng)
        1.3.4 高溫太陽(yáng)光譜選擇性吸收技術(shù)
    1.4 基于太陽(yáng)能利用的分頻技術(shù)發(fā)展情況
        1.4.1 全息濾光
        1.4.2 液體濾光
        1.4.3 光譜選擇干涉濾光薄膜
            1.4.3.1 干涉截止濾光片(The multilayer bandstop filter)
            1.4.3.2 皺褶濾光片(The Rugate filter)
    1.5 本文主體結(jié)構(gòu)與研究?jī)?nèi)容
2 光學(xué)薄膜基礎(chǔ)理論及多層薄膜濾光器基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究
    2.1 光學(xué)薄膜基礎(chǔ)理論
        2.1.1 單層平面電磁波
        2.1.2 單層膜的干涉
        2.1.3 多層膜的干涉
    2.2 光學(xué)薄膜系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)方法
        2.2.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
        2.2.2 經(jīng)典解析解法與數(shù)值解法的比較
        2.2.3 本文中濾光器的設(shè)計(jì)思路
    2.3 多層薄膜濾光器基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其性能影響因素的研究
        2.3.1 薄膜材料的選擇
        2.3.2 基本周期膜系及其性能考察
        2.3.3 高反帶(截止區(qū))的拓寬
        2.3.4 通帶波紋的壓縮
        2.3.5 偏振效應(yīng)的影響
    2.4 本章小結(jié)
3 適用于聚光太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的光學(xué)多層薄膜濾光器的研制
    3.1 聚光分頻光伏光熱聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)
        3.1.1 系統(tǒng)組成
        3.1.2 光伏端的特性
        3.1.3 TEG端特性
        3.1.4 Stirling端特性
    3.2 分頻策略
    3.3 濾光器基礎(chǔ)膜系的設(shè)計(jì)
        3.3.1 初始膜系的解析法設(shè)計(jì)
        3.3.2 Filter-A的設(shè)計(jì)
        3.3.3 Filter-B1的設(shè)計(jì)
        3.3.4 Filter-B2的設(shè)計(jì)
    3.4 濾光器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的數(shù)值優(yōu)化
        3.4.1 Filter-A設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化結(jié)果
        3.4.2 Filter-B1設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化結(jié)果
        3.4.3 Filter-B2設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化結(jié)果
    3.5 制備
        3.5.1 電子束加熱蒸發(fā)鍍膜技術(shù)簡(jiǎn)介
        3.5.2 薄膜加工與樣品測(cè)試
    3.6 本章小結(jié)
4 PV-TEG聚光分頻聯(lián)用系統(tǒng)的性能實(shí)驗(yàn)與模型分析
    4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        4.1.1 系統(tǒng)組成與主要測(cè)試工具
        4.1.2 聚光器
        4.1.3 濾光器
        4.1.4 光伏電池
        4.1.5 溫差元件
    4.2 光伏電池聚光性能與聚光分頻性能比較
        4.2.1 CCRS-C50電池實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
            4.2.1.1 短路電流Isc
            4.2.1.2 開(kāi)路電壓U_(oc)
            4.2.1.3 最大功率P_m
            4.2.1.4 填充因子FF
            4.2.1.5 發(fā)電效率
        4.2.2 Si-N電池實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
            4.2.2.1 短路電流I_(sc)
            4.2.2.2 開(kāi)路電壓U_(oc)
            4.2.2.3 最大功率P_m
            4.2.2.4 填充因子FF
            4.2.2.5 發(fā)電效率
    4.3 PV-TEG分頻聯(lián)用系統(tǒng)模型分析
        4.3.1 普通晶體硅電池
        4.3.2 聚光利用硅電池
        4.3.3 計(jì)算結(jié)果與性能分析
    4.4 本章小結(jié)
5 PV-DS聚光分頻聯(lián)用系統(tǒng)的性能實(shí)驗(yàn)與模型分析
    5.1 使用FILTER-B1的硅電池性能實(shí)驗(yàn)
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹
        5.1.2 濾光片性能
        5.1.3 單晶硅電池性能測(cè)試結(jié)果與分析
            5.1.3.1 短路電流I_(sc)
            5.1.3.2 開(kāi)路電壓U_(oc)
            5.1.3.3 最大功率P_m
            5.1.3.4 填充因子FF
            5.1.3.5 發(fā)電效率
    5.2 使用FILTER-B1的PV-DS系統(tǒng)性能分析
        5.2.1 聚光器
        5.2.2 PV工作性能分析模型
        5.2.3 DS模型
        5.2.4 計(jì)算結(jié)果與系統(tǒng)性能分析
    5.3 本章小結(jié)
6 太陽(yáng)直射輻射光譜變化對(duì)聚光發(fā)電系統(tǒng)性能影響的研究
    6.1 太陽(yáng)輻射光譜模型
        6.1.1 SMARTS光譜分析模型及其分析參數(shù)設(shè)置
        6.1.2 本地太陽(yáng)輻射光譜計(jì)算結(jié)果
    6.2 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)性能分析
        6.2.1 Ⅱ-3B聚光發(fā)電系統(tǒng)(CPV)
        6.2.2 使用Filter-A的PV-TEG聯(lián)用發(fā)電系統(tǒng)
        6.2.3 碟式斯特林發(fā)電系統(tǒng)
        6.2.4 使用Filter-B1的PV-DS聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)
        6.2.5 各系統(tǒng)發(fā)電效率計(jì)算結(jié)果
    6.3 本章小結(jié)
7 全文總結(jié)與工作展望
    7.1 內(nèi)容總結(jié)
    7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    7.3 未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表論文
作者簡(jiǎn)介
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[10]二次反射聚光分頻光伏系統(tǒng)的光學(xué)分析[J]. 江守利,陳則韶,胡芃,莫松平,陳建新.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2008(03)

博士論文
[1]1kW斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究及熱力學(xué)分析[D]. 楊泰蓉.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
[2]太陽(yáng)光譜選擇性的微納光子結(jié)構(gòu)特性和制備研究[D]. 李曉凡.復(fù)旦大學(xué) 2010
[3]反射聚光利用太陽(yáng)能的基礎(chǔ)理論與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 江守利.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009
[4]納米流體輻射特性機(jī)理研究及其在太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D]. 趙佳飛.浙江大學(xué) 2009
[5]中國(guó)太陽(yáng)能長(zhǎng)期變化及計(jì)算方法研究[D]. 趙東.南京信息工程大學(xué) 2009
[6]微結(jié)構(gòu)熱輻射光譜控制特性及其應(yīng)用研究[D]. 劉廣平.南京理工大學(xué) 2008
[7]β-FeSi2基熱電材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)化[D]. 陳海燕.浙江大學(xué) 2007

碩士論文
[1]寬波段分色膜研制[D]. 查家明.南京理工大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3527133