1.3聚光太阳电池
聚光太阳电池组件由聚光太阳电池、聚光器、太阳光追踪器组成。
聚光太阳电池,与普通太阳电池略有不同,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,故在半导体材料选择、电池结构和栅线设计等方面都要进行一些特殊考虑。最理想的材料是砷化镓,其次是单晶硅材料。一般硅晶材料只能吸收太阳光谱中400~1,100nm波长的能量,砷化镓可吸收较宽广的太阳光谱能量,三结面聚光型太阳电池可吸收300~1900nm 波长的能量,相对其转换效率可大幅提升,其太阳能能量转换效率可达30%~40%。整个装置的转换效率为17%~25%。
聚光器将较大面积的阳光聚在一个较小的范围内,以增加光强,克服太阳辐射能流密度低的缺陷,把太阳电池放置在这一位置,从而获得更多的电能输出。不过因聚光引起的温度上升会损伤太阳电池单元及发电系统,因此往往必须要抑制聚光率才可以使聚光器的倍率大于几十,其结构可采用反射式或透镜式。
聚光太阳电池必须要在位于透镜焦点附近时才能发挥功能,因此为使模块总是朝向太阳的方位,必须配置太阳追踪系统,聚光器的跟踪装置一般采用光电自动跟踪。此设计虽然可以提高转换效率,但却存在透镜、聚光发热释放槽(散热方式可采用气冷或水冷)以及太阳光追踪系统的重量及体积较大等不足的特点。
聚光装置可有效地减少晶体硅电池板的面积,从而降低成本,但跟踪装置将会使得造价有所增加,加上运行阶段传动装置的维护费用和能耗,工程造价反而会增加,目前在小范围内有示范性应用。同时,聚光装置不能利用散射光能量,不适合在散射辐射所占总辐射比例较高的地区使用。
图1-4 低倍聚光太阳电池
图1-5 高倍聚光太阳电池