光伏—熱電復合系統(tǒng)性能優(yōu)化的理論研究.pdf

1、當今環(huán)境污染與能源危機日趨嚴重，太陽能作為一種新型綠色可再生能源，以其獨特的優(yōu)勢成為世界各國關注的焦點。本文從太陽能的光伏利用，熱利用以及復合利用出發(fā)闡述了國內外對太陽能研究利用的進展，研究了太陽能光電和熱電轉化的機理，并在此基礎上對光伏-熱電復合系統(tǒng)進行了研究。
　　首先，本文從傳熱學的方法出發(fā)對光伏-熱電復合系統(tǒng)進行研究，建立復合系統(tǒng)溫度分布的數(shù)學模型，結果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的熱電材料構建的復合系統(tǒng)，并不能使其系統(tǒng)能量轉化效率獲得提升。

2、特別是在聚光條件下，復合系統(tǒng)的效率比單一太陽能電池的效率還要低。且差距隨著聚光倍數(shù)的增大而增大。若想使得復合系統(tǒng)的效率得到顯著提升則需要從熱電材料出發(fā)，尋找具有高熱電優(yōu)值的熱電材料，即低熱導率，高電導率及高Seebeck系數(shù)的材料。
　　其次，利用熱力學方法分析復合系統(tǒng)，并建立兩種數(shù)學模型:第一種是系統(tǒng)總效率為太陽能電池和熱電模塊最優(yōu)效率之和的分立優(yōu)化模型，多數(shù)研究者采用類似的模型對復合系統(tǒng)進行研究;第二種是將太陽能電池和熱電模塊

3、作為整體計算系統(tǒng)總效率的整體優(yōu)化模型。通過對幾類商業(yè)化的太陽能電池所構成的復合系統(tǒng)的比較和研究發(fā)現(xiàn)，分立模型的計算結果明顯高于真實值，這是由于太陽輻照的有限性，能夠進入復合系統(tǒng)，特別是熱電模塊的能流密度不可能無限大，使得熱電模塊效率無法達到理想條件下的最優(yōu)值，因此分立優(yōu)化模型是錯誤的。整體優(yōu)化模型根據(jù)復合系統(tǒng)的工作特性，如:入射太陽輻照強度、熱電模塊構成及幾何尺寸、模塊之間熱學特性等，得出了更為準確的結果，并且發(fā)現(xiàn)低溫度系數(shù)和低效率的太