反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及反射式聚光光伏，特別涉及反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法。一種反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法，其特征在于包括如下步驟：(1)將旋轉(zhuǎn)拋物反射面分割為一定面積的反射元；(2)使用探測器記錄太陽光經(jīng)各反射元反射后在反射板上的成像為像元；（3）將各像元疊加，得到反射式聚光器反射板上的光強分布。本發(fā)明專利技術(shù)的優(yōu)點是本發(fā)明專利技術(shù)為高倍反射式聚光光伏提供了一種簡單且便于操作的光斑均勻性測量的方法，使得高能流密度光斑的均勻性測量成為可能，使得高能流密度光斑光強的空間分布測量成為可能。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法
本專利技術(shù)涉及反射式聚光光伏，特別涉及反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法。
技術(shù)介紹
聚光光伏系統(tǒng)是由定日器、聚光電池組件和聚光器及相關(guān)動力和散熱裝置構(gòu)成，采用聚焦的方式將太陽光的光能密度大大提高(400倍以上)，使太陽能電池轉(zhuǎn)換效率提高，在小面積電池芯片上獲得大的電流。太陽光的聚焦可采用菲涅爾透鏡或拋物面反射鏡，太陽能聚光電池的散熱采用大面積的散熱片自然冷卻，或用循環(huán)水冷卻將熱量二次利用。用于聚光光伏系統(tǒng)的高倍聚光方式主要有反射和透射兩種。實用的高倍聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)(HCPV)的聚光倍數(shù)為500×～1200×，商業(yè)化高倍聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)效率在23％～28％之間。菲涅爾透鏡易于設(shè)計和模擬而且成本較低，是被聚光光伏系統(tǒng)普遍采用的主要因素。然而要滿足高倍聚光系統(tǒng)要求，實現(xiàn)長期抵御環(huán)境侵蝕，菲涅爾透鏡的制造還面臨著一系列挑戰(zhàn)。目前有多種工藝技術(shù)制造菲涅爾透鏡，如對有機玻璃(PMMA)進行注塑和熱壓以及玻璃上涂覆硅凝膠(SOG)等，這些都需要較復(fù)雜的工藝制作過程。透光率、光斑均勻性、焦距、工藝一致性、像差、抗紫外光老化、抗風(fēng)沙能力等都是成為考驗菲涅爾透鏡在高倍聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用的性能指標。從市場層面講，隨著聚光光伏技術(shù)進一步成熟和生產(chǎn)規(guī)模的進一步擴大，預(yù)計未來幾年內(nèi)其綜合成本即可低于晶硅和薄膜電池。若要每度電降至0.1$元以下，就要求安裝好的系統(tǒng)費用從現(xiàn)在的5-8$/W降至2$/W，芯片的造價從8-10$/cm2降至3-5$/cm2。利用大型拋物鏡面鏡來做反射光學(xué)系統(tǒng)被認為是大幅度降低聚光器制造成本的有效途徑，正逐步在熱電聯(lián)產(chǎn)(集成PV+太陽熱能)系統(tǒng)中采用，成為高倍聚光光伏系統(tǒng)發(fā)展的熱點。基于III-V族半導(dǎo)體多結(jié)砷化鎵太陽能電池具有最高的光電轉(zhuǎn)換效率(理論效率68％，實驗室效率41％)，比硅太陽能電池高近50％左右，具有比硅高得多的耐高溫特性，在高輻照度下仍具有高的光電轉(zhuǎn)換效率，因此被高倍聚光光伏技術(shù)所采用。反射式高倍聚光光伏系統(tǒng)用三節(jié)砷化鎵電池陣列由電池芯片串聯(lián)構(gòu)成，系統(tǒng)輸出電流受限于電流最小的電池芯片，因此對電池陣列表面的光斑進行均勻化處理非常必要。因此聚光光斑在反射板的光強分布測量將極為必要。由于高倍反射式聚光器在靶面匯聚光能流密度較大，現(xiàn)有的探測器不能直用于直接測量。因此急需探索一種用于高能流密度光場強度分布測量的方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對現(xiàn)有技術(shù)不足，專利技術(shù)了一種反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案為：一種反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法，其特征在于包括如下步驟：(1)將旋轉(zhuǎn)拋物反射面分割為一定面積的反射元；(2)使用探測器記錄太陽光經(jīng)各反射元反射后在反射板上的成像為像元；(3)將各像元疊加，得到反射式聚光器反射板上的光強分布。所述的反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法，所述的反射元的面積需小于反射板的面積。所述的反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法，所述的記錄太陽光經(jīng)各反射元反射后在反射板上的像元時，所述的探測器固定于旋轉(zhuǎn)拋物反射面的最低點。探測器固定于旋轉(zhuǎn)拋物面的頂點，也就是最低點，在所有反射元的測量過程中，始終在同一位置。所述的反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法，所述的記錄太陽光經(jīng)各反射元反射后在反射板上的像元時，所述的探測器始終與反射板成固定角度。所述的反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法，所述的記錄太陽光經(jīng)某一反射元反射后在反射板上的像元時，需將其它反射元完全遮擋。所述的反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法，所述的記錄太陽光經(jīng)某一反射元反射后在反射板上的像元時，需調(diào)整旋轉(zhuǎn)拋物反射面，使太陽光垂直旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡的開口截面入射到反射式聚光器反射板上。所述的反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法，所述的各像元疊加為各像元的權(quán)重疊加，每個像元的權(quán)重為對應(yīng)的反射元中心與反射板中心連線與反射板法線之間夾角的余弦。所述的反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法，所述的反射板為平面反射鏡。所述的反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法，所述的反射元在反射板截面上的投影面積均相等且小于反射板的面積。所述的反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法，所述的探測器為數(shù)碼照相機或CCD成像儀。所述的反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法，所述的探測器采集的反射光為經(jīng)靶面反射后的垂直反射光。本專利技術(shù)的有益效果是：本專利技術(shù)為高倍反射式聚光光伏提供了一種簡單且便于操作的光斑均勻性測量的方法，使得高能流密度光斑的均勻性測量成為可能，使得高能流密度光斑光強的空間分布測量成為可能。附圖說明圖1：本專利技術(shù)測量原理示意圖；圖2：反射元界面投影示意圖；圖3：相對強度分布圖。圖中：1.旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡；2.探測器；3.反射板；4.像元。具體實施方式以下結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本專利技術(shù)，并非用于限定本專利技術(shù)的范圍。實施例：見圖1，一種反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法，其特征在于包括如下步驟：(1)將旋轉(zhuǎn)拋物反射面分割為一定面積的反射元；(2)使用探測器記錄太陽光經(jīng)各反射元反射后在反射板上的成像為像元；(3)將各像元疊加，得到反射式聚光器反射板上的光強分布。所述的反射元的面積需小于反射板的面積。所述的記錄太陽光經(jīng)各反射元反射后在反射板上的像元時，所述的探測器固定于旋轉(zhuǎn)拋物反射面的最低點。探測器固定于旋轉(zhuǎn)拋物面的頂點，也就是最低點，在所有反射元的測量過程中，始終在同一位置。所述的記錄太陽光經(jīng)各反射元反射后在反射板上的像元時，所述的探測器始終與反射板成固定角度。所述的記錄太陽光經(jīng)某一反射元反射后在反射板上的像元時，需將其它反射元完全遮擋。所述的記錄太陽光經(jīng)某一反射元反射后在反射板上的像元時，需調(diào)整旋轉(zhuǎn)拋物反射面，使太陽光垂直旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡的開口截面入射到反射式聚光器反射板上。所述的各像元疊加為各像元的權(quán)重疊加，每個像元的權(quán)重為對應(yīng)的反射元中心與反射板中心連線與反射板法線之間夾角的余弦。所述的反射板為平面反射鏡。所述的反射元在反射板截面上的投影面積均相等且小于反射板的面積。所述的探測器為數(shù)碼照相機或CCD成像儀。所述的探測器采集的反射光為經(jīng)靶面反射后的垂直反射光。實驗例：見圖1，一種反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法，旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡1聚光器的開口截面為3.2m直徑的圓。探測器2為市售數(shù)碼相機。安裝在旋轉(zhuǎn)拋物面反射器的最低點，即最大剖面面型拋物線頂點處。反射板3為普通平面反射鏡，鏡面尺寸為200mm×200mm,鏡面反射率為93％。反射板3距離旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡1的開口截面2.77m。按照如下步驟進行太陽光經(jīng)過旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡1反射后在反射板3上的光強分布的測量：(1)將旋轉(zhuǎn)拋物反射面1按照其在開口截面上的投影分割為100mm×100mm的反射元4；(2)使用數(shù)碼相機2記錄太陽光經(jīng)各反射元反射后在反射板3上的成像為像元4；(3)將各像元疊加，得到反射式聚光器反射板上的光強分布。進行步驟(2)記錄太陽光經(jīng)各反射元反射后在反射板3上的像元時，數(shù)碼相機2安裝在旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡1的最低點，即最大剖面面型拋物線頂點處，且在所有反射元的測量過程中，始終在同一位置。進行步驟(2)時本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法，其特征在于包括如下步驟：(1)將旋轉(zhuǎn)拋物反射面分割為一定面積的反射元；(2)使用探測器記錄太陽光經(jīng)各反射元反射后在反射板上的成像為像元；（3）將各像元疊加，得到反射式聚光器反射板上的光強分布。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法，其特征在于包括如下步驟：(1)將旋轉(zhuǎn)拋物反射面分割為反射元；(2)使用探測器記錄太陽光經(jīng)各反射元反射后在反射板上的成像，該成像為像元；(3)將各像元疊加，得到反射式聚光器反射板上的光強分布；分割后的反射元面積小于反射板的面積；所述的各像元疊加為各像元的權(quán)重疊加，每個像元的權(quán)重為對應(yīng)的反射元中心與反射板中心連線與反射板法線之間夾角的余弦；所述的記錄太陽光經(jīng)各反射元反射后在反射板上的成像時，需將其它反射元完全遮擋。2.如權(quán)利要求1所述的反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法，其特征在于，記錄太陽光經(jīng)各反射元反射后在反射板上的像元時，所述的探測器固定于旋轉(zhuǎn)拋物反射面的最低點。3.如權(quán)利要求1所述的反射式聚光光伏聚光器光斑強度分布測量方法，其特征在于所述的記錄太陽光經(jīng)各反射元反射后在反射板...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：范多旺，王成龍，范多進，
申請(專利權(quán))人：蘭州大成科技股份有限公司，蘭州大成真空科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：