热光伏技术国内外研究现状
时间:2018-04-19 21:52 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 热光伏技术在20世纪60年代就已经开始被研究，但直到20世纪90年代，随着低禁带锑化镓（GaSb）电池的研制，热光伏技术的优势才得到证实。由于热光伏发电技术的巨大潜在价值，其已被世界各国所重视，许多著名的光伏研究机构和大学都致力于研究热光伏发电技术使其更高效和实用。21458 Beeker[6]等人设计了一套选用氧化镱作为辐射器，高效硅（Si）电池作为光电池的热光伏发电装置，该套装置燃烧柴油作为热源，输出电能功率150W，系统效率最高可达8.8%。 Kushch[7]等人设计了一套热电联产模式热光伏系统。系统靠燃烧天然气作为热源，产生200w的电能并且提供热水，预计效率高达83%以上，而且排放符合标准。充分体现了热光伏系统热源广，效率高，还可以热能利用结合在一起的优点。论文网 作为热光伏发电系统的核心部件之一，辐射器的性能对整个热光伏系统的效率影响很大。目前使用较多的黑体辐射器有碳化硅和氮化硅，选择性辐射器以稀土氧化物为主。位于元素周期表中镧系的稀土元素，价电子位于4f轨道，价态为2价或3价，决定了其发射和吸收性质。5s和5p轨道电子对4f轨道的价电子起到屏蔽作用，因此，一定温度下，稀土元素都有电子有最低能级向基态发射产生一个很强的窄波短特征辐射峰。将这些稀土元素掺杂在陶瓷中可以得到复合要求的选择性辐射器[2]。 Ferguson[8]等人使用掺杂钴或镍的氧化镁（MgO）材料作为选择性辐射器建立热光伏系统，该材料具有较好的热传递性和热稳定性,且具有黑体辐射体的一些相关性质,其辐射光谱和低禁带的锑化镓电池的光谱转换范围匹配很好, 最大辐射可达0.1mW•m-2•m,该系统已投入商业生产。 Zheng chen[9]等人设计了分别采用黑体辐射器和选择性辐射器的简易热光伏系，并对其统进行了实验研究，实验结果表明在没有热回收器的情况下，采用以铒为主要材料的选择性辐射器的系统总效率是采用黑体辐射器系统的1.8陪。 D.Diso[10]等人以选择性辐射材料铒来作为一光谱波段主要集中在1400nm ~1600nm的热光伏系统的辐射器。通过在铒中添加氧化铒和氧化铝粉末来增强其热冲击抵抗性。实验结果表明添加氧化铒的复合物极大的降低了铒的选择性辐射特性，相反添加氧化铝的复合物有较好的选择性辐射特性，在1400nm~1600nm有很高的发射率，并且在较高的温度下有良好的热冲击抵抗性。 近来,一种新的选择性辐射材料进入了人们的视线——包含二氧化铒的二氧化钛微光纤结构[11]。通过实验验证,该材料具有很高的比表面积及窄带光谱发射率,因此适合作为选择性辐射体配合锑化镓电池使用,二氧化钛微光纤结构具有完全透射的性质,而二氧化铒具有选择辐射功能,且由于采用微光纤结构加大了比表面积,实现了等温性,使得选择辐射性得到了进一步的提高[12]。 NarihitoNakagawa[13]等人实验研究了A12O3/Er3A15O12陶瓷在高温下的辐射特性。结果表明，到温度到达1650℃~1700℃间， A12O3/Er3A15O12具有强烈的选择性辐射特性，并且在1500nm附近具有较高的发射率，这与锑化镓光伏电池很好的匹配。所以这种陶瓷被认为是热光伏系统中很有前途的辐射器材料。 (责任编辑：qin) |