聚光式柔性球体变形太阳能光电池采光效率的研究与设计

为提升太阳能电池的利用效率，根据光电转换原理，本课题从优化太阳能电池板接收的太阳光量、角度出发，以改变电池形状为核心提出了新型光伏发电装置的设计方案。基于新型柔性太阳能电池的可变形特点，创新性地将电池设计为两个对称的半球体；根据太阳光线随时间的角度变化，借助程控电动推杆，驱动柔性半球体电池改变形状；使用凹面反射镜作为聚光装置，向电池的背光面反射有效频率的光线（紫外光）。假设太阳能电池板表面积及其他条件相同，通过对平板跟踪式、球体追光以及球体变形三个方案的对比分析和计算，得出假定平板追光的太阳光线接收效率为100％，球体追光的光线接收效率为68％，柔性变形的接收效率为75％。由于平板追光自身所需损耗的能量非常大，而柔性变形装置几乎无能量损耗，且本方案所占空间相对较小，因此，在相同占地空间情况下，本方案的整体效率要高于跟踪装置。上述设计方案和计算结果已通过光学软件的仿真验证。因此，本方案相对其他方式的太阳能装置具有效率高、能耗低的客观优势，且随着新材料量化生产和环保要求的提升，具有重要的推广前景和应用价值。