[发明专利]反射式聚光光伏聚光器光斑强度分布测量方法

说明书

本发明涉及反射式聚光光伏，特别涉及反射式聚光光伏聚光器光斑强度分布测量方法。一种反射式聚光光伏聚光器光斑强度分布测量方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将旋转抛物反射面分割为一定面积的反射元；(2)使用探测器记录太阳光经各反射元反射后在反射板上的成像为像元；（3）将各像元叠加，得到反射式聚光器反射板上的光强分布。本发明的优点是本发明为高倍反射式聚光光伏提供了一种简单且便于操作的光斑均匀性测量的方法，使得高能流密度光斑的均匀性测量成为可能，使得高能流密度光斑光强的空间分布测量成为可能。

技术领域

本发明涉及反射式聚光光伏，特别涉及反射式聚光光伏聚光器光斑强度分布测量方法。

背景技术

聚光光伏系统是由定日器、聚光电池组件和聚光器及相关动力和散热装置构成，采用聚焦的方式将太阳光的光能密度大大提高(400倍以上)，使太阳能电池转换效率提高，在小面积电池芯片上获得大的电流。太阳光的聚焦可采用菲涅尔透镜或抛物面反射镜，太阳能聚光电池的散热采用大面积的散热片自然冷却，或用循环水冷却将热量二次利用。

用于聚光光伏系统的高倍聚光方式主要有反射和透射两种。实用的高倍聚光光伏发电系统(HCPV)的聚光倍数为500×～1200×，商业化高倍聚光光伏发电系统效率在23％～28％之间。菲涅尔透镜易于设计和模拟而且成本较低，是被聚光光伏系统普遍采用的主要因素。然而要满足高倍聚光系统要求，实现长期抵御环境侵蚀，菲涅尔透镜的制造还面临着一系列挑战。目前有多种工艺技术制造菲涅尔透镜，如对有机玻璃(PMMA)进行注塑和热压以及玻璃上涂覆硅凝胶(SOG)等，这些都需要较复杂的工艺制作过程。透光率、光斑均匀性、焦距、工艺一致性、像差、抗紫外光老化、抗风沙能力等都是成为考验菲涅尔透镜在高倍聚光光伏发电系统中应用的性能指标。

从市场层面讲，随着聚光光伏技术进一步成熟和生产规模的进一步扩大，预计未来几年内其综合成本即可低于晶硅和薄膜电池。若要每度电降至0.1$元以下，就要求安装好的系统费用从现在的5-8$/W降至2$/W，芯片的造价从8-10$/cm²降至3-5$/cm²。

利用大型抛物镜面镜来做反射光学系统被认为是大幅度降低聚光器制造成本的有效途径，正逐步在热电联产(集成PV+太阳热能)系统中采用，成为高倍聚光光伏系统发展的热点。

基于III-V族半导体多结砷化镓太阳能电池具有最高的光电转换效率(理论效率68％，实验室效率41％)，比硅太阳能电池高近50％左右，具有比硅高得多的耐高温特性，在高辐照度下仍具有高的光电转换效率，因此被高倍聚光光伏技术所采用。

反射式高倍聚光光伏系统用三节砷化镓电池阵列由电池芯片串联构成，系统输出电流受限于电流最小的电池芯片，因此对电池阵列表面的光斑进行均匀化处理非常必要。因此聚光光斑在反射板的光强分布测量将极为必要。

由于高倍反射式聚光器在靶面汇聚光能流密度较大，现有的探测器不能直用于直接测量。因此急需探索一种用于高能流密度光场强度分布测量的方法。

发明内容

本发明针对现有技术不足，发明了一种反射式聚光光伏聚光器光斑强度分布测量方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种反射式聚光光伏聚光器光斑强度分布测量方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将旋转抛物反射面分割为一定面积的反射元；(2)使用探测器记录太阳光经各反射元反射后在反射板上的成像为像元；(3)将各像元叠加，得到反射式聚光器反射板上的光强分布。

所述的反射式聚光光伏聚光器光斑强度分布测量方法，所述的反射元的面积需小于反射板的面积。

所述的反射式聚光光伏聚光器光斑强度分布测量方法，所述的记录太阳光经各反射元反射后在反射板上的像元时，所述的探测器固定于旋转抛物反射面的最低点。探测器固定于旋转抛物面的顶点，也就是最低点，在所有反射元的测量过程中，始终在同一位置。