一種簡易增加太陽能發(fā)電功率的方法

摘 要：首先介紹了太陽能發(fā)電的基本概念，論述了太陽能發(fā)電的組成和原理。然后針對太陽能電池板成本高的問題，提出了一種簡易太陽能增強裝置，利用該裝置可以大大提高單位面積上太陽能電池板的發(fā)電量。

關鍵詞：太陽能發(fā)電；太陽能電池板；太陽能增強裝置

1 概述

太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，通過轉換裝置把太陽輻射能轉換成電能利用的技術叫太陽能發(fā)電技術。從理論上講，只要有陽光，就可以發(fā)電。我國地處北半球，南北從北緯4度到北緯52.5度，東西自東經73度至東經135度。全國各地的年太陽輻射總量為931～2334kWh/m2，中值為1626kWh/m2。屬太陽能資源豐富的國家之一，全國總面積2/3以上地區(qū)年日照時數大于2200h，具有利用太陽能的良好條件。但是太陽對地球的照射隨緯度、季節(jié)等影響，存在著密度低、間歇性、光照方向和強度隨時間不斷變化等問題。如何最大限度地提高太陽能的利用率，是國內外研究的熱點問題。文章給出了一種簡易太陽能增強裝置，可以提升單位面積上太陽能電池板的發(fā)電量。

2 太陽能發(fā)電的組成和原理

通常的太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池組成，其組成框圖如圖1所示。各部分的作用為：（1）太陽能電池板：其作用是將太陽的輻射能力轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。（2）太陽能控制器：它的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池組起到過充電保護、過放電保護的作用。（3）蓄電池組：其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。

太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。在標準日照條件（1000W/m2）下，一平方米的太陽能電池板上一小時輸出的電功率為200W左右。如果需要發(fā)電量大需要增加太陽能電池板的面積，或者增加太陽的照度。目前太陽能電池板的價格昂貴，面積越大，價格越高，而且大部分需要進口。

3 增加太陽能發(fā)電功率的方法

目前太陽能電池板的大規(guī)模應用需要解決兩大難題：一是提高光電轉換效率；二是降低太陽能電池板的成本。為了降低太陽能發(fā)電的成本，就需要降低太陽能電池板的使用面積，但是如果簡單降低太陽電池板的使用面積，采用傳統(tǒng)方法，發(fā)電量就會減少，太陽能發(fā)電的成本還是不能降低。文章的思路是利用拋物面反射聚焦的原理，設計一個拋物面型太陽能增強器，增加照射到太陽電池板上的太陽光強度，從而提高單位面積太陽能電池的發(fā)電量，最大限度地獲得太陽能，節(jié)省太陽電池的使用量。

太陽能發(fā)電增強器就是在原來太陽能發(fā)電裝置的基礎上，增加一個拋物面反射器，使用時將該反射器對準太陽光，將太陽能電池板放置于拋物面反射器的焦點附近，使拋物面反射器接收到的太陽光全部反射到焦點附近的太陽能電池板上，拋物面反射器通過專門的設計可以使拋物面的焦點偏離中心，這樣可以使太陽能電池板盡量不遮擋入射太陽光，太陽能電池板上吸收的光能就是拋物面反射器的太陽光。太陽能增強裝置的原理圖如圖2所示。拋物面反光器和太陽能電池板各裝在一個可調節(jié)支架上，拋物面反射器還可以根據太陽的位置的變化而移動（太陽能電池板也一起移動），使其能盡量正對太陽光，獲取最大光能。拋物面反光器可使用表面拋光的金屬材料制成，要求能夠有效反射太陽光，拋物面進行專門設計，一次設計成型后，可以簡單批量生產。相比使用同等面積的太陽能電池板，成本會大大減低。

若拋物面反射器的面積為三平方米，太陽能電池板的面積為一平方米，這樣就可以用一平方米的太陽能電池板，吸收相當于傳統(tǒng)方法三平方米太陽能電池所吸收的光能。在相同面積太陽能電池板情況下，采用這種方法可增加約三倍發(fā)電量，在標準日照條件下，一平方米電池板利用該方法可發(fā)電約600W，有效降低了太陽能發(fā)電的成本。

4 結束語

太陽光具有清潔、無污染和可再生等特點，因此太陽能發(fā)電是一種可持續(xù)發(fā)展的新能源。目前太陽能發(fā)電的核心裝備-太陽能電池板存在效率低，生產成本較高等缺點。文章給出了一種簡易太陽發(fā)電增強裝置，利用該裝置可以顯著增加太陽能電池板光能，提高單位面積太陽能電池板的發(fā)電量。當然該裝置在具體實現和使用時，可能還有一些具體技術問題要解決，但有理由相信本利用本方法可以有效提升太陽發(fā)電的效率，降低太陽能發(fā)電的成本。

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作者簡介：鄭舒雅，女，河北省石家莊市第十七中學，高二（六）班。