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太阳能光电技术在建筑节能中的应用研究

侯岱  
【摘要】:随着经济的发展,社会对能源的需求越来越大,煤炭、石油、天然气、核能等能源面临枯竭。太阳能作为可再生能源,具有能量大、易获取、不枯竭、清洁低碳等特点,可应用于发电、供热及制冷。 蓄电池是太阳能并网发电系统和独立发电系统中的重要部分,目前常用的各种蓄电池多是通过电化学反应机制将电能储存或释放,过度充电或过度放电都会影响蓄电池寿命,对于太阳能发电系统,延长蓄电池使用寿命,将会使系统造价降低。设计智能控制器对蓄电池充放电进行控制,充放电控制电路选用低功耗单片机ATmega16L-8AC为控制回路核心,ATmega16L-8AC是增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器,具有数据处理快,功耗小等特点。系统在ATmega16L-8AC的控制下,分别检测太阳能电池和蓄电池的电压值,将太阳能电池方阵转换的直流电进行有效储存和合理使用,实现充放电过程的自动控制,对蓄电池有防短路、防反接、防过充和过放,有自动开合开关等功能。外围电路设计有电压采集电路、负载输出控制和检测电路。智能系统相当于一个电压采集和电池管理模块。 太阳能发电效率是太阳能发电技术中最关键的问题。目前,由于技术和工艺的原因,太阳能发电效率低、成本高,一直没有大的突破,所以对光伏发电效率的研究具有重大现实意义。太阳能光伏发电的效率与光伏组件接收到高能量光子的多少有关,当光伏组件材料确定后,其发电效率受光和温度等外界条件影响较大,所以研究光的入射角度与电池板发电效率的关系。在光的所有波段中,可见光能量稳定,日常生活中以可见光为主要利用光能,因此,选择可见光为主要研究对象,包括近红外线和近紫外线。波长选取范围在300-900纳米,光伏组件以非晶硅电池板为实验对象,非晶硅电池板与入射光线的夹角以90°、80°、75°、60°、45°为例,在实验室通过7-SCSpec太阳能电池光谱性能测试系统对非晶硅电池板进行光伏测试,实验结果显示:当温度在18-25℃时,非晶硅电池板与光线夹角的变化和光伏发电功率的变化有密切关系。当非晶硅电池板与入射光线夹角在80°时,光伏发电电流达到最大值1.2093nA,即此时的量子效率响应最大,光伏发电效率最大。当非晶硅电池板与入射光线夹角在60°-80°时,其光伏发电效率均大于光线垂直入射即夹角为90°时电池板时的发电效率,这与常规理论认为的光伏组件与入射光线夹角为90°时,光伏发电效率最大相矛盾。针对这一实验结果做出结果分析,为今后太阳能光伏发电的研究提供了实验数据,有一定的参考价值。


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