微热光伏电池系统设计与优化

【摘要】：微热光伏电池系统是利用燃料在燃烧器中燃烧释放的化学能,经辐射器转换为热辐射能,再利用光伏电池进行光电转换为电能的系统。微热光伏电池系统具有较高的理论效率与能量密度,因此得到人们的广泛关注。当前微热光伏电池系统实验研究中存在总效率较低、整体性研究较少等问题。本文设计了一个微热光伏电池系统,并对该系统展开整体性研究,提出了热回流罩优化方案有效地提升了微热光伏电池系统的效率。基于热辐射、热传递理论与光学折射、反射定律设计了燃烧器、散热器与光学滤波器。建立了微热光伏电池系统的计算模型为实验分析提供了计算方法。对光电池、燃料、辐射器材料、燃烧器、光学滤波器、散热装置、输出电路等部件进行对比与设计。选择了以锑化镓光伏电池作为光电转换元件、氢气作为燃料、不锈钢平板式燃烧器、八层Si/SiO2光学滤波器、肋片式散热方式的实验方案。设计了一款DC/DC电路可将电能直接以5V、1A的形式输出。经过采购与加工,制造出微热光伏电池系统。在微热光伏电池系统基础之上对不同燃烧器壁厚、氢气流速、空占比、辐射器-光伏电池间距、散热装置等主要影响系统性能的参数进行了实验对比,验证了相关实验方案。最终确定了微热光伏电池系统最优工况为：燃烧器壁面厚度为0.4mm、氢气流速为6m/s、空占比为0.9、辐射器-光伏电池距离为2cm、带有八层Si/SiO2光学滤波器与肋片式散热装置。设计了一款石英热回流罩,可使燃烧尾气回流。一方面提高燃烧器壁面温度与燃烧效率,另一方面有效地降低了锑化镓光伏电池的温度。经实验验证,微热光伏电池系统的总效率提高了18.5%。 【关键词】：微热光伏 系统效率 能量密度 锑化镓 热回流罩
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 MTPV系统10-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.3 课题意义与研究内容16-19
• 1.3.1 课题意义17
• 1.3.2 研究内容与工作安排17-19
• 第2章 MTPV系统原理与计算模型19-28
• 2.1 热辐射与热传递理论19-22
• 2.1.1 普朗克辐射定律19-21
• 2.1.2 热传学理论21-22
• 2.2 红外光的反射与折射定律22-24
• 2.3 MTPV系统的计算模型24-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 MTPV系统的设计28-42
• 3.1 MTPV系统部件的设计28-39
• 3.1.1 光学电池28-30
• 3.1.2 燃料的选取30-31
• 3.1.3 热辐射器材料31-32
• 3.1.4 燃烧-辐射器32-34
• 3.1.5 光学滤波器34-37
• 3.1.6 散热装置37-38
• 3.1.7 DC/DC输出电路38-39
• 3.2 MTPV系统整体模型的建立39-40
• 3.3 本章小结40-42
• 第4章 MTPV系统实验研究42-53
• 4.1 MTPV系统42-44
• 4.2 不同工况时MTPV系统实验对比44-52
• 4.2.1 不同壁厚44-45
• 4.2.2 不同燃料流速45-47
• 4.2.3 不同空占比47-49
• 4.2.4 Si/SiO_2光学滤波器49-50
• 4.2.5 肋片式散热装置50-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第5章 基于热回流罩的MTPV系统的优化53-60
• 5.1 热回流罩的设计53-54
• 5.2 实验测试系统及测试方法54-55
• 5.3 基于热回流罩的MTPV系统研究55-59
• 5.3.1 平板式热辐射器温度分布以及辐射效率的计算55-57
• 5.3.2 基于热回流罩的实验对比57-59
• 5.4 本章小结59-60
• 结论60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间的论文及科研情况66

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

热光伏太阳电池及其研究进展    彭英才;刘宝元;周子淳;沈波;马蕾;

热光伏发电系统水冷散热特性研究    杨涛;韩玉阁;谭洪;宣益民;

聚光光伏散热系统综述    王宇辰;金以明;杜张李;张坤;钱之龙;杨帆;

热光伏散热器形状设计与分析    韩玉阁;谭洪;陶玲;宣益民;

我国硅太阳能电池的新发展    蒋荣华;邓良平;冯地直;肖顺珍;姚才友;汪光裕;

热光伏系统基本特征研究    陈雪;韩玉阁;李强;宣益民;

微动力机电系统的发展动态与展望    李德桃;潘剑锋;薛宏;杨文明;

热光伏技术基本原理与研究进展    陈雪;宣益民;

微型热光电系统多孔介质燃烧器性能的实验研究    薛宏;苗家轩;吴健;徐斌;褚玉林;

太阳能电池硅转换材料现状及发展趋势    魏奎先;戴永年;马文会;杨斌;于站良;

微热光电系统中燃烧器的优化研究    姜东岳

高效率热光伏电池系统的设计    翟小锋

单晶硅生长技术的发展分析    程愉悻;

溶胶-凝胶法制备超疏水表面的研究进展    赵立强;南泉;全贞兰;吴杰;金花子;

光伏太阳能电池板组件火灾危险性研究    杨立中;杨红运;章涛林;周晓冬;

热-结构耦合作用下硅太阳电池热应力分析    史志国;闫素英;田瑞;仲伟浩;包俊江;王胜捷;

基于GaSb/CdS薄膜热光伏电池的器件设计    吴限量;张德贤;蔡宏琨;周严;倪牮;张建军;

多晶硅太阳电池片生产中的管式PECVD研究    邱燕;

微型动力装置燃烧过程及做功能力评价    吴凯;王谦;柏金;刘艳;徐驰;

不同散热方式对多结太阳电池影响的研究    朱艳青;黄华凛;史继富;康颐璞;徐刚;苗蕾;李春生;

混合气初始状态对微型燃烧室内HCCI燃烧的影响    王谦;谢强;柏金;张彭岗;刘艳;张珈彬;

热光伏太阳电池及其研究进展    彭英才;刘宝元;周子淳;沈波;马蕾;

微热光伏电池系统设计与优化    闵杰

建筑光伏发电并网技术的研究    程炜东

0.6-eV bandgap In_(0.69)Ga_(0.31)As thermophotovoltaic devices with compositionally undulating step-graded InAsyP_(1-y)buffers    季莲;陆书龙;江德生;赵勇明;谭明;朱亚棋;董建荣;

太阳能分频利用电热联产初步研究    陈则韶;莫松平;李志宏;江守利;江斌;王海千;卢保罗;

CPU散热器结构设计与热分析    周建辉;杨春信;

热光伏技术基本原理与研究进展    陈雪;宣益民;

两种CPU散热器换热特性的数值研究    李小跃;唐连伟;何雅玲;屈治国;

备战多晶硅    蒋荣华;徐远林;甘居富;杨卫东;

微热光电系统原型的设计制造和测试    潘剑锋,杨文明,李德桃,黄俊

热光伏技术的研究进展    乔在祥,陈文浚,杜邵梅

微热光电系统中的微燃烧研究    潘剑锋,李德桃,邓军,杨文明,薛宏

新疆光伏发电现状及发展对策    何颖,赵争鸣

热伏系统中光谱控制器的工艺技术研究    赵浩

2002年世界光伏电池产量    于培诺 ,王长贵

2003年世界光伏电池产量    王长贵 ,于培诺

高效低耗的光伏电池    胡建明

光伏电池设备:关注大尺寸自动化    

我国获取提高聚合物光伏电池性能新方法    

奥开发出电动车专用光伏电池系统    

浅述光伏电池的研究发展趋势    吴晓莉;

未来的光伏电池能源    

透明光伏电池光电效率提升一倍    

日本开发新光伏电池技术    

利用结晶实现塑基光伏电池形态的控制    杨小牛;鲁广昊;黎立桂;

光伏电池工程用数学模型研究    傅望;郭珂;周林;

包含近场热传递的热光伏电池系统的性能分析    翟小锋;赖建军;

973项目-低价、长寿命新型光伏电池的基础研究    耿新华;

光伏电池表面周期性微结构减反特性分析与计算    徐琴芳;忽满利;李听昕;赵佩;高平安;梁磊;向光华;孙浩;

有机光伏电池中的界面效应研究    魏怀鑫;李艳青;唐建新;

有机光伏电池进展    景悦林;曹莉;

基于Matlab/Simulink的光伏电池特性仿真研究    苑舜;吴桐;蔡志远;

聚合物薄膜光伏电池    印寿根;杨利营;

石墨烯材料光伏电池的研究    印寿根;陈永胜;

限制中国光伏电池产品将破坏全球清洁能源健康发展    记者 方方

斯坦福大学团队研发出自冷却光伏电池    王菁　编译

光伏电池的应用与实践    广西 退休教师 赵春霆

光伏电池设备：关注大尺寸 自动化    中电科技集团公司第二研究所 杜海文张瑾

拓日新能8.5亿元投资光伏电池    本报记者 李瞧　收集整理

奥地利开发出电动汽车专用光伏电池系统    刘钢　黄国栋

霍尼韦尔推出晶硅光伏电池新材料    顾定槐　王晓岚

2010年我国光伏电池产量达8吉瓦    王佑

拓日新能拟斥8.49亿再建光伏电池生产线    记者 吴芳兰　编辑 祝建华

拓日新能8.5亿投资光伏电池    邢佰英

平面结构有机无机杂化钙钛矿光伏电池界面层优化    刘成元

光伏电池表面微结构制备及其抗反射性能研究    张伟

多酸/ZnO光伏电池的构建和性能研究    罗新泽

锑化物热光伏电池材料的MOCVD生长特性研究及其器件模拟    彭新村

太阳能级硅（SOG-Si）光伏电池中多孔硅吸杂工艺及其神经网络分析方法研究    张彩珍

自动气象站用太阳能高效控制系统的设计    印晶

光伏电池单二极管模型显式建模方法研究    郭婷婷

光伏电池最大功率跟踪实现方法研究    李艳

基于分布式光伏发电的调度并网研究    王得发

4kW太阳能房车动力及能量控制系统设计    孟令鹏

微热光伏电池系统设计与优化    闵杰

有机聚合物光伏电池的制备及器件物理性能的模拟    高中扩

新型光伏电池减反膜结构的优化设计与性能分析    马佑桥

热光伏电池的研究    徐宇宝

光伏电池板巡检系统的研究    李锐