以40%的效率从热量中捕获光,NREL在热光伏领域取得长足进步
美国国家可再生能源实验室(NREL)在制造太阳能电池方面有着悠久的 历史 ,这些太阳能电池以创纪录的效率捕获来自太阳的光。但太阳并不是光伏可以捕获能量的唯一光源。热物体也会发光 - 通常在更长,更低的能量波长下 - 而热光伏(TPV)是经过优化以捕获该光的光伏电池。
NREL开发的新型光伏电池远远超过了之前32%的世界纪录TPV效率。这种新设备是为与麻省理工学院(MIT)联合演示电储能概念而开发的,在 《自然》杂志 的一篇文章中进行了描述。
由NREL / MIT团队开发的设备由两个光吸收层组成,由高反射率的金镜层和散热器支撑。散热器可防止电池变得过热,从而导致效率损失。 经麻省理工学院Alina LaPotin许可改编的人物
该创纪录效率装置旨在从加热到2,400 C的物体收集能量,最高效率达到41.1%( 1%),在相关温度范围内平均效率为36.2%。
“高效率对于TPV系统的工程和经济可行性至关重要,而这个新的41%创纪录的效率是使这种热能电网存储概念成为现实的一大步,”该论文的NREL作者Dan Friedman说。
值得注意的是,效率为40%的TPV设备可以比传统蒸汽轮机(例如煤炭或核电厂中使用的蒸汽轮机)更有效地将热量转化为电能。TPV具有降低成本,响应时间更快,与各种系统尺寸(从瓦特到千兆瓦)兼容的潜力,并且由于移动部件更少,维护成本更低。
TPV电池还经过优化,可在高于2,000 C的热源下运行,这对于传统蒸汽轮机来说太热了。天然气和氢气可以在这些温度下燃烧,但也许最重要的是,已经设想了低成本,大规模的热能存储系统在这些温度下运行。
热能网格存储系统作为电池运行,吸收电力并将其转换为高温热量进行存储(想想一个巨大的烤面包机)。然后,TPV在需要时将热量转换回电力,提供低成本,按需清洁能源。该团队创建的TPV设备 - 曾经在与麻省理工学院的大型联合项目中展示 - 可能代表了使清洁能源存储低成本和可扩展性的关键里程碑。
效率为41%的TPV器件是一种串联电池,这是一种光伏器件,由两个相互堆叠的光吸收层组成,每个层都经过优化以吸收略微不同波长的光。与过去的TPV设计相比,该团队通过使用经过优化以吸收更高能量红外光的高性能电池实现了这一创纪录的效率。此设计建立在NREL团队先前的工作之上。
导致高效率的另一个关键设计特征是电池背面的高反射金镜。大部分发射的红外光具有比细胞活性层可以吸收的波长更长(能量较低)的波长。该背面反射器将93%的未吸收光反射回发射器,在那里重新吸收和重新发射,从而提高系统的整体效率。进一步提高背向反射器的反射率可以推动未来的TPV效率接近或超过50%。
热释电探测器不属于光伏器件。热释电探测器:有些晶体,如硫酸三甘酞、铌酸锶钡等,当受到红外辐射照射温度升高时,引起自发极化强度变化,在垂直于自发极化方向的晶体两个外表面之间产生微小电压,由此能测量红外辐射的功率。
一.单晶硅石墨热场,是一个及物理.化学.几何综合理论为一体,专门研究人员经过多年反复考证。多年经验总结制定。
二.热场采用细结构中粗石墨做炉底护盘.保温罩.上下盖。采用进口等静压石墨做加热器.坩埚.导流筒.托杆.锅托等,保证了石墨坩埚的强度.及纯度。
三.热场是单晶硅成晶的重要条件之一,热场的梯度分布直接影响着能不能拉出单晶,以及拉制单晶的质量好坏,其材质好坏直接影响热场寿命。
(1)太阳能电池方阵。太阳电池方阵由太阳电池组合板和方阵支架组成。因为单个太阳电池的电压一般比较低,所以通常都要把它们串、并联构成有实用价值的太阳电池板,作为一个应用单元,然后根据供电要求,再由多个应用单元的串、并联组成太阳能电池方阵。太阳能电池板(某些半导体材料,目前主要是多晶硅、单晶硅以及非晶硅,经过一定工艺组装起来)是太阳能光伏系统中的最主要组成部分,也是太阳能光伏发电系统中价值最高的部分。太阳能电池板在有光照情况下,电池吸收光能,电池两端出现异号电荷的积累,即产生“光生电压”,这就是“光电效应”。在光电效应的作用下,太阳能电池的两端产生电动势,将光能转换成电能,它是能量转换的器件。
(2)蓄电池组。其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。在太阳能并网发电系统中,可不加蓄电池组。
(3)控制器。对电能进行调节和控制的装置。
(4)逆变器。是将太阳能电池方阵和蓄电池提供的直流电转换成交流电的设备,是光伏并网发电系统的关键部件。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源,当负载是交流负载时,逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式,可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统,为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统,本文主要介绍太阳能光伏并网发电系统[1]。如图1所示,并网逆变器由igbt等功率开关器件构成,控制电路使开关元件有一定规律的连续开通或关断,使输出电压极性正负交替,将直流输入转换为交流输出。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单,造价低,但谐波分量大,一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高,但可以适用于各种负载。
(2)蓄电池组。其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。在太阳能并网发电系统中,可不加蓄电池组。
(3)控制器。对电能进行调节和控制的装置。
(4)逆变器。是将太阳能电池方阵和蓄电池提供的直流电转换成交流电的设备,是光伏并网发电系统的关键部件。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源,当负载是交流负载时,逆变器是必不可少的。
逆变器工作原理是将直流电转化为交流电,若直流电压较低,则通过交流变压器升压,即得到标准交流电压和频率。
2、光伏组件是直流源,本身不会产生电磁干扰,有些逆变器厂家为了降低成本,取消了逆变器直流EMI共模电感,实际上,由于逆变器功率器件开关速度非常高,会产生较大的共模干扰电流,如果没有直流EMI共模电感,这些干扰电流信号就会传到直流电缆和组件上,这时组件就会像一个天线,产生电磁干扰,影响用户周边家电设备的正常使用,如电视机,收音机等设备受到干扰。
综上所述应该知道光伏逆变器电感的作用了吧,如果还不明白的话,可以看一下这篇文章中的案例来了解哦