基于AZO的光谱选择性反射膜制备及其在聚光器中的应用研究

铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜在红外波段具有高反射率的特性。设计了SiO_(2)/AZO/Al_(2)O_(3)/Glass/SiO_(2)光谱选择性反射膜。通过软件仿真和实验研究,探究了SiO_(2)、AZO、Al_(2)O_(3)薄膜的光学常数以及物理厚度对SiO_(2)/AZO/Al_(2)O_(3)/Glass/SiO_(2)薄膜光谱特性的影响,确定了光谱选择性反射薄膜的制备工艺参数。根据工艺制得了对可见光平均透射率接近90%、红外(2.5~20μm)平均反射率大于85%的光谱选择性反射膜,薄膜的辐射率为0.08~0.12。以表面镀有光谱选择性反射膜的玻璃作为线性菲涅尔式聚光系统中的二次聚光器窗口,设计了新型二次聚光器。光谱选择性反射玻璃有效阻挡了集热管的热辐射,使聚光器辐射热损失降低约66%。

用于线性菲涅尔式聚光系统的复合抛物面聚光器

为了分析复合抛物面聚光器(Compound Parabolic Collector,CPC)的几何光学效率及影响因素,为线性菲涅尔式聚光系统的优化设计和实际应用提供理论依据。根据用于线性菲涅尔式聚光系统的CPC特点,在Matlab软件中建立模型并进行光线跟踪计算其几何光学效率。利用TracePro软件对几何光学效率模型进行验证。最后,采用该模型分析吸热管外径公差、吸热管位置偏移和线型误差对CPC几何光学效率的影响。结果表明间隙为32.5 mm、接收半角为55°、截取比为0.3的CPC配合外径为70 mm的吸热管,当吸热管外径公差小于-0.4 mm、水平方向存在偏移、垂直方向存在正偏移或线型轮廓增大等因素时,其平均几何光学效率迅速减小。实际应用中应尽可能避免以上因素,或者设计时减小CPC入射角的范围,从而降低对CPC平均几何光学效率的影响。

线性菲涅尔式聚光集热系统研究进展

相比槽式聚光集热系统,线性菲涅尔式聚光集热系统光学效率较低,但具有成本优势。为了提高其光学性能和热性能,减少热损失,国内外学者进行了广泛研究。在总结线性菲涅尔式聚光集热系统主反射镜、二次反射接收器和镜场的优化设计,以及系统热性能等国内外已有研究成果的基础上,重点阐述了由阴影与遮挡、末端损失、跟踪误差、积尘、主反射镜镜场几何结构引起的光学损失及改进措施最新研究进展,对主流的几种二次反射接收器进行了对比分析,表明复合抛物面二次反射接收器(Composite Parabolic Concentrator,CPC)最实用。同时对吸热管和工作介质之间的强化传热、采用CPC的线性菲涅尔式聚光器热损失进行了归纳总结,分析了存在的问题及解决方法,指出了线性菲涅尔式聚光集热系统的未来发展方向和改进措施。

线性菲涅耳聚光系统柱面反射镜的优化与聚光特性

线性菲涅耳聚光系统采用柱面反射镜可提高聚光能力。本文提出一种柱面反射镜曲率半径的优化计算方法,建立了通用计算模型,详细分析了反射光线横向偏移的变化规律、系统瞬时光学效率和能流均匀性等。研究结果表明,柱面反射镜的最佳曲率半径与其宽度几乎没有关联,只需要考虑其与镜场中心的距离和系统有效工作时太阳横向入射角即可得到最佳值。通用计算模型所得的结果与数值精确计算的结果非常接近,最大偏差为1.26%,平均偏差为0.38%。在考虑柱面反射镜型面误差、跟踪误差和曲率半径误差的情况下,当横向入射角大于45°时,系统瞬时光学效率保持在59.46%以上。在聚焦平面的较小范围(相对距离为-0.05~0.05)内,能流密度高且均匀性较好,适合布置光伏电池组件。

线性菲涅尔式太阳能聚光系统二次聚光器研究进展

二次聚光器配合固定安装的高温真空集热管(由吸热管和玻璃管组成)可以解决旋转接头高温动密封的技术难题,运行更高温的传热介质,使线性菲涅尔式太阳能聚光系统在提高发电效率和降低成本方面更具潜力.本文综述了传统复合抛物面二次聚光器(CPC)和新型二次聚光器的研究进展,重点论述了CPC间隙确定方法和接收半角的选择对其光学性能的影响,分析了新型二次聚光器的优缺点,探讨了二次聚光器的实际应用问题,展望了二次聚光器未来的研究重点.分析结果表明:对于CPC间隙确定方法,渐开线起始点前移的间隙损失较小且易于后期加工;接收半角的选择应综合考虑CPC光学性能和开口宽度.基于自适应方法的新型二次聚光器光学效率与CPC相当;当要求吸热管表面达到更高的能流密度或吸热管周向能流分布更均匀时,CPC为最佳选择.