光热转换技术
1 概述
太阳能必须经过各种转换,才可能方便地服务社会。各种太阳能利用成功的关键在于太阳能转换技术。现代意义上的太阳能转换技术开发的全部内容可归纳为两个主要方面：
（1）高效地收集太阳能，主要技术内容有：
①选择性表面技术；
②受光面的光学设计；
③集热体的热结构设计与分析‘
④装置的机械结构设计。
（2）将收集的太阳能高效地转换为其他形式的有用能，主要技术内容有：
①尽可能降低能量转换过程中的各种热、电损失；
②优异的系统设计。
太阳能光热转换在太阳能工程中占有重要地位，其基本原理是通过特制的太阳能采光面，将投射到该面上的太阳能辐射能作最大限度地采集和吸收，并转换为热能，加热水或空气，为各种生产过程或人们生活提供所需的热能。
2 平板集热
所谓平板集热，就是集热装置的采光面积等于集热面积；若采光面大于集热面积，称为聚光集热。两者的概念是相对而言的。
平板集热具有以下特点：
①采光面等于集热面；
②集热面可以采集太阳直射辐射能、散射辐射能和反射辐射能；
③集热面固定安装，不跟踪太阳视位置；
④热损失系数较大，工作温度通常均在80℃以下；
⑤结构简单，生产成本低廉。
2．1 太阳能平板集热器
太阳能平板集热器是典型的平板集热，简称平板集热器。
1.平板集热器的分类
?按集热工质分类
①水集热
普通的太阳能平板热水器、公用热水系统，几乎都采用水作为集热工质。
②空气集热
太阳能干燥和太阳房采暖的集热装置，通常均以空气作为集热工质。
③防冻液集热
高寒地区经常采用防冻液和水作为集热工质的双循环太阳能集热。
?按集热体表面光学特性分类
①黑面
一般是在集热体表面涂刷或喷涂一层黑色涂料，简称黑面，目前较少采用。
②光谱选择性吸收面
这是经过化学、电镀等工艺制成的选择性吸收面，应用广泛。
?按透明盖板层数分类
①单层透明盖板
②两层或多层透明盖板
太阳能平板集热器的透明盖板，通常多采用单层，特殊情况用两层，极少情况用三层或不用。
2.典型平板集热器的基本组成
平板集热器的典型结构由集热体、透明盖板、隔热层和壳体四部分组成。
?集热体
它是太阳辐射能、转换为热能并传向集热工质的关键部件，是太阳能平板集热器的关键部件，其特性参数决定了平板集热器的工作性能，一般应具备以下特性：
①表面光谱选择性能好，集热板面的太阳辐射吸收率高，热反射率低；
②具有优良的传热结构设计；
③密封性能好，能承受一定的工作压力；
④与集热工质具有良好的相容性；
⑤对环境具有良好的耐天候性；
⑥制作工艺简单。
一般集热体多采用金属制作。集热体表面喷涂黑色涂料或制作光谱选择性吸收涂层。
?透明盖板
在集热体的上方，覆盖一层或多层透明盖板，一方面降低集热体对环境的散热损失，起到隔热作用；另一方面保护集热板面，免受风霜雨雪和尘埃等的直接侵袭。它具备以下特性：
①光学性能好，阳光透光率高，而吸收率和反射率低；
②隔热性好；
③机械性能好，能承受一定的风压、冰雹等外力和热应力的作用
④耐老化性能好，长年暴露在大气环境和阳光下，上述各种特性均无明显恶化。
?隔热层
隔热层是集热体底部和四侧填充的一定厚度的绝热材料，以降低集热体的热损失。它具备以下特性：
①导热系数低；
②不吸湿，不吸水；
③具有一定的机械结构强度。
?壳体
壳体将集热体、透明盖板和隔热层装配成一体，构成一个完整的太阳能集热器。整个壳体要有一定的整体刚度和机械强度，以便保护集热体和隔热层不受外部环境的各种损伤和影响，且便于装配。
阳光透过透明盖板照射到集热体上，其中大部分太阳辐射能为吸收体所吸收，转变为热能，并传向流体通道中的工质，小部分反射向透明盖板。这样，从集热器底部入口的冷工质，在流体通道中的热能所加热，温度逐渐升高，加热后的集热工质，带着有用的热能从集热器的出口端流出。如此循环，将投射的太阳辐射能蓄入储水箱中备用，成为有用能量收益。与此同时，由于吸热体温度升高，通过透明盖板和外壳向环境散失热量，构成平板太阳集热器的热损失。这样的换热循环过程，一直维持到集热温度达到某个平衡点时为止。
太阳能平板集热器在70年代就已经发明和应用，自从80年代发明真空管集热器，在整个业界太阳能平板集热器就慢慢退出市场（在广东，云南，海南等省至今还有在推广和使用）。因
为太阳能平板集热器自身的设计特点决定了它的散热损失较大，故温度大多运行在60℃以下。真空管集热器是在平板集热器基础上发展起来的新型集热装置。目前，市场上已开发很多形式的真空集热管，最常用的有全玻璃真空集热管、热管式真空集热管、U形管真空集热管等。
全玻璃真空管由玻璃外管、玻璃内管、选择性吸收涂层、弹簧支架（固定卡）、吸气剂等部件组成，其形状如一只细长的暖水瓶胆。
图3—全玻璃真空管结构示意图
1.玻璃外管
2.玻璃内管
3.选择性吸收涂层
4.真空
5.弹簧支架（固定卡）
6.吸气剂
7.保护帽
全玻璃真空管的一端开口，将内玻璃管和外玻璃管的管口进行环状熔封；另一端分别封闭成半球形圆头，内玻璃管用弹簧支架支撑于外玻璃管上，以缓冲热胀冷缩引起的应力。在内玻璃管和外玻璃管之间的夹层抽成高真空。在外玻璃管尾端一般粘结一只金属保护帽。内玻璃管的外表面涂有选择性吸收涂层。弹簧支架上装有吸气剂，它在蒸散以后用于吸收真空集热管运行时产生的气体，起保持管内真空度的作用。
真空管太阳能的特点：
1.真空管太阳能工作原理是采用内管的吸热涂层对太阳光吸收，加热内管里的水，在与水箱或連箱进行交换，提高水温。作它在吸热的同时也会进行散热，而热量的传递只有三种方式：辐射，传导，对流。真空管太阳能的三种散热传热方式均很小，内管的水银涂层防止热量辐射；内外管中间的真空层防止热量传导；至于热量的对流散发对真空管太阳能而言，几乎为零。
2..真空管太阳能的使用寿命长：内外涂层在真空的环境里不受氧化，在不受外力的情况下寿命超20年以上。
3.各种环境的影响：散热小，保温效果好，抗冻能力强（在南极都有优良表现）；真空管对风的阻力小，抗风能力强；真空管是圆形的形状，受外来冲击力小，抗冰雹能力强。
4.真空管太阳能管的热效率高。
2．2 平板集热设计
3 真空管集热
4 太阳能空气加热
太阳能空气加热集热器为平板型集热器，也称为太阳能空气集热器。它是在寒冷天气中加热空气以保持舒适环境的最佳选择。
目前，不少太阳能采暖多采用热水系统，两者相比各有其优缺点；至于太阳能干燥器，均采用太阳能空气集热器。
太阳能空气集热器由四部分组成，吸热板、透明盖板、隔热层和壳体。
为了提升太阳能集热器的有用能量收益的能量品质，扩展更高温度的太阳能利用领域，就必须提高太阳能集热装置的高温运行特性，唯一的途径就是发展聚光集热，提高集热温度。
聚光集热器主要由聚光器、接收器和跟踪系统三大部分组成。按照聚光原理区分，聚光集热器基本可分为反射聚光和折射聚光两大类，每一类中按照聚光器的不同又可分为若干种。为了满足太阳能利用的要求，简化跟踪机构，提高可靠性，降低成本，在本世纪研制开发的聚光集热器品种很多，但推广应用的数量远比平板集热器少，商业化程度也低。
70年代，国际上出现一种“复合抛物面镜聚光集热器”（CPC），它由二片槽形抛物面反射镜组成，不需要跟踪太阳，最多只需要随季节作稍许调整，便可聚光，获得较高的温度。其聚光比一般在10以下，当聚光比在3以下时可以固定安装，不作调整。当时，不少人对C PC评价很高，甚至认为是太阳能热利用技术的一次重大突破，预言将得到广泛应用。但几十年过去了，CPC仍只是在少数示范工程中得到应用，并没有象平板集热器和真空管集热器那样大量使用。我国不少单位在七八十年代曾对CPC进行过研制，也有少量应用，但现在基本都已停用。
其他反射式聚光器还有圆锥反射镜、球面反射镜、条形反射镜、斗式槽形反射镜、平面。抛物面镜聚光器等。此外，还有一种应用在塔式太阳能发电站的聚光镜--定日镜。定日镜由许多平面反射镜或曲面反射镜组成，在计算机控制下这些反射镜将阳光都反射至同一吸收器上，吸收器可以达到很高的温度，获得很大的能量。
利用光的折射原理可以制成折射式聚光器，历史上曾有人在法国巴黎用二块透镜聚集阳光进行熔化金属的表演。有人利用一组透镜并辅以平面镜组装成太阳能高温炉。显然，玻璃透镜比较重，制造工艺复杂，造价高，很难做得很大。所以，折射式聚光器长期没有什么
发展。70年代，国际上有人研制大型菲涅耳透镜，试图用于制作太阳能聚光集热器。菲涅耳透镜是平面化的聚光镜，重量轻，价格比较低，也有点聚焦和线聚焦之分，一般由有机玻璃或其它透明塑料制成，也有用玻璃制作的，主要用于聚光太阳电池发电系统。
4．1 基本形式和工作原理
4．2 无孔平板太阳能空气加热器及其热性能分析
4．3 多孔吸热板太阳能空气加热器及其热性能分析
5 聚光集热
5．1 点聚焦集热
5．2 线聚焦集热
5．3 低倍率聚光集热
6 集热器的性能试验
6．1 瞬时热性能试验
6．2 结构强度试验
6．3 性能老化试验
①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩??????
一文看懂光电转化效率计算方法 光电转化效率简介光电转化效率，即入射单色光子-电子转化效率（monochromaticincidentphoton-to-electronconversionefficiency，用缩写IPCE表示），定义为单位时间内外电路中产生的电子数Ne与单位时间内的入射单色光子数Np之比。 光电转化效率的公式从电流产生的过程考虑，IPCE与光捕获效率（lightharvestingefficiency）LHE（l）、电子注入量子效率finj及注入电子在纳米晶膜与导电玻璃的后接触面（backcontact）上的收集效率fc三部分相关。见公式： IPCE（l）=LHE（l）′finj′fc=LHE（l）′f（l） 其中finj′fc可以看作量子效率f（l）。由于0￡LHE（l）￡1，所以对于同一体系，IPCE （l）￡f（l）。两者相比，IPCE（l）能更好地表示电池对太阳光的利用程度，因为f（l）只考虑了被吸收光的光电转化，而IPCE（l）既考虑了被吸收光的光电转化又考虑了光的吸收程度。譬如，若某电极的光捕获效率为1%，而实验测得量子效率f（l）为90%，但其IPCE（l）只有0.9%。作为太阳能电池，必须考虑所有入射光的利用，所以用IPCE（l）表示其光电转化效率更合理；作为LB膜或自组装膜敏化平板电极的研究主要用来筛选染料而不太注重光捕获效率，所以常用f（l）表示光电转化效果。在染料敏化太阳能电池中，IPCE（l）与入射光波长之间的关系曲线为光电流工作谱。 太阳能电池板转换效率计算公式光照强度—以AM1.5为标准，即1000W/m2 暗电流比例—Irev》6电池片所占比例 低效片比例—P156Eff《14.5%电池片所占比例 太阳能电池片功率计算公式 电池片制造商在产品规格表中会给出标准测试条件下的太阳电池性能参数：一般包括有短路电流Isc;开路电压V oc;最大功率点电压Vap;最大功率点电流Iap;最大功率Pmpp;转换效率Eff等。标准测试条件下，最大功率Pmpp与转换效率之间有如下关系：
光电转化效率(IPCE) 光电转化效率,即入射单色光子-电子转化效率(monochromatic incident photon-to-el ectron conversion efficiency，用缩写IPCE表示)，定义为单位时间内外电路中产生的电子数Ne与单位时间内的入射单色光子数Np之比.其数学表达式见公式：IPCE= 1240 Isc / (l Pin) 其中Isc、l和Pin所使用的单位分别为μA cm-2 、nm和W m-2。 从电流产生的过程考虑，IPCE与光捕获效率(light harvesting efficiency) LHE (l)、电子注入量子效率finj及注入电子在纳米晶膜与导电玻璃的后接触面(back cont act)上的收集效率fc三部分相关。见公式： IPCE (l) = LHE (l) ′ finj ′ fc= LHE (l) ′ f(l) 其中finj′fc可以看作量子效率f (l)。由于0 ￡LHE (l) ￡1，所以对于同一体系, IPCE (l) ￡ f (l)。两者相比，IPCE (l)能更好地表示电池对太阳光的利用程度,因为f (l)只考虑了被吸收光的光电转化,而IPCE (l) 既考虑了被吸收光的光电转化又考虑了光的吸收程度。譬如，若某电极的光捕获效率为1%，而实验测得量子效率 f (l) 为90%，但其IPCE (l) 只有0.9%。作为太阳能电池，必须考虑所有入射光的利用，所以用IPCE (l) 表示其光电转化效率更合理；作为LB膜或自组装膜敏化平板电极的研究主要用来筛选染料而不太注重光捕获效率，所以常用f (l)表示光电转化效果。在染料敏化太阳能电池中，IPCE (l) 与入射光波长之间的关系曲线为光电流工作谱。 太阳能光伏行业： 太阳能电池的IPCE是指太阳能电池的电荷载流子数目与照射在太阳能电池表面一定能量的光子数目的比率。因此，太阳能电池的IPCE与太阳能电池对照射在太阳能电池表面的各个波长的光的响应有关。太阳能电池的IPCE与光的波长或者能量有关。如果对于一定的波长，太阳能电池完全吸收了所有的光子，并且我们搜集到由此产生的少数载流子（例如，电子在P型材料上），那么太阳能电池在此波长的IPCE 为1。对于能量低于能带隙的光子，太阳能电池的IPCE为0。理想中的太阳能电池的IPCE是一个正方形，也就是说，对于测试的各个波长的太阳能电池IPCE是一个常数。但是，绝大多数太阳能电池的IPCE会由于再结合效应而降低，这里的电荷载流子不能流到外部电路中。用稍微专业点的术语来说的话，综合器件的厚度和入射光子规范的数目来说，太阳能电池的量子效率可以被看作是太阳能电池对单一波长的光的吸收能力。 太阳能电池的IPCE通过用波长可调的单色光照射太阳能电池，同时测量太阳能电池在不同波长的单色光照射下产生的短路电流,从而得到太阳能电池的IPCE。通常太阳能电池IPCE的测试需要由宽带光源、单色仪、信号放大模块、光强校准模块、计算机控制和数据采集处理模块组成。[1] 参考资料 1.
纳米材料应用于光热治疗：综述 摘要：大规模高效的制备大小均一，形貌可控的纳米材料一直是研究的热点问题，在新兴的纳米生物医学领域中，将具有先进功能的纳米材料及具有智能响应特性的纳米结构用于疾病的诊断和治疗研究，目前已实现影像介导的药物递送和治疗、影像指导的手术切除和实时监控的治疗应答等。光热治疗是通过激光照射（近红外光）的方法，改变肿瘤细胞所处环境，将光能转换为热能，达到一定温度，从而杀死肿瘤细胞，达到治疗目的。 具有近红外吸收功能的金属纳米材料是一种理想的红外断层成像的显影剂，本文简述了贵金属包被的碳纳米管、金纳米棒、硫化铜亚微米超结构、金纳米笼等特殊的纳米复合物经过修饰、功能化后应用于肿瘤细胞的光热治疗法之中。 关键字：肿瘤金属纳米材料光热治疗 The Nanomaterials used in Photo-Thermal Therapy:A Review Sui Yanyan (College of chemistry Sciences, Southwest University, Chongqing 400715) Abstract:The development of efficient methods for the controlled synthesis of nanocrystals with monodispersity,stability,and predictable morphology is one of the heartest research.In the burgeoning nano-bio-medicine field,use of advanced nanomaterials and smart stimuli-responsive nanostructures for the diagnosis and treatment of disease can provide the direct evidence to early diagosis,occurrence and development progresses of disease,and also have enabled online imaging of drug for the detection of disease,image-guided drug delivery and treaments,guidanceof surgical resection,and monitoring of treatment response. With the function of near-infrared absording,metal nanomaterials is a ideal material of the developer infrared tomography.This article briefily resume the use of nanomaterials such as noble metal coated nanotube,Gold nanorods,Copper sulfide sub micron ultra structure,Gold nanocage through decorated and functional in the Photo-Thermal Therapy.
CNCA/CTS0009-2014 中国质量认证中心认证技术规范 CQC3309—2014 光伏组件转换效率测试和评定方法 Testing and Rating Method for the Conversion Efficiency of Photovoltaic (PV) Modules 2014-02-21发布2014-02-21实施 中国质量认证中心发布
目次 目次.................................................................................... I 前言.................................................................................. II 1范围 (1) 2规范性引用标准 (1) 3术语和定义 (1) 3.1组件总面积 (1) 3.2组件有效面积 (1) 3.3组件转换效率 (2) 3.4组件实际转换效率 (2) 3.5 标准测试条件 (2) 3.6 组件的电池额定工作温度 (2) 3.7 低辐照度条件 (2) 3.8 高温度条件 (2) 3.9 低温度条件 (2) 4测试要求 (2) 4.1评定要求 (2) 4.2抽样要求 (3) 4.3测试设备要求 (3) 5测试和计算方法 (4) 5.1预处理 (4) 5.2组件功率测试 (4) 5.3组件面积测定 (6) 5.4组件转换效率计算 (6)
前言 本技术规范根据国际标准IEC 61853:2011和江苏省地方标准DB32/T 1831-2011《地面用光伏组件光电转换效率检测方法》，结合光伏组件产品测试能力的现状进行了编制，旨在规范光伏组件转换效率的测试与评定方法。 本技术规范由中国质量认证中心（CQC）提出并归口。 起草单位：中国质量认证中心、国家太阳能光伏产品质量监督检验中心、中国电子科技集团公司第四十一研究所、中广核太阳能开发有限公司、中国三峡新能源公司、晶科能源控股有限公司、上海晶澳太阳能科技有限公司、常州天合光能有限公司、英利绿色能源控股有限公司。 主要起草人：邢合萍、张雪、王美娟、朱炬、王宁、曹晓宁、张道权、刘姿、陈康平、柳国伟、麻超。
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第42卷第5期上海师范大学学报（自然科学版）Vol．42，No．5 2013年10月Journal of Shanghai Normal University（Natural Sciences）Oct．，2013 有机光热转换纳米材料的研究进展 张红卫，孔斌，方时超，张晨，周治国，杨仕平* （上海师范大学生命与环境科学学院，上海200234） 摘要：光热治疗技术作为一种新型微创治疗技术，已经在癌症治疗方面引起了全世界的高度关注．有机光热转换纳米材料吸收范围容易调控、可生物降解，已经成为了研究的热点．主要综述了有机光热转换纳米材料(包括吲哚菁绿、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和多巴胺黑色素纳米颗粒)的研究进展，最后介绍了其在光热治疗、近红外热成像等生物医药方面的应用． 关键词：有机纳米材料;光热转换;光热治疗;热成像 中图分类号：O611．3文献标识码：A文章编号：1000-5137（2013）05-0537-09 0引言 癌症已经取代心脏疾病成为全球死亡的首要原因［1－2］．根据世界癌症报告，在2008年约760万人死于癌症，到2020年，癌症发病率可能会进一步增加至50%，增加15万新发病例．目前临床上的癌症疗法是有限的放疗、化疗等手术．但这些方法承担着杀死正常细胞，破坏免疫系统，增加第二癌症发病率的风险［3－5］．光热治疗是一种新兴的用于治疗癌症的高选择性和微创技术［6］．其治疗作用只发生在肿瘤部位，通过光热治疗（PTT）试剂积累和局部近红外（NIＲ）的激光照射，有效避免了上述风险．这种技术与传统的技术相比，还具有其他一些潜在的优势，包括过程简便、恢复快、并发症少、住院时间短［7］．肿瘤光热治疗，最近几年越来越为研究者所青睐，这是因为光热治疗高效．而光热治疗，大部分都得借助光热试剂这一介质．研究者发现很多材料在近红外有很好的吸收，并且能很好的将近红外光的能量转变为热能．其光热原理是：材料吸收光子后，一部分能量以光子的形式释放出去，一部分则转变为材料自身的热能，以热量的形式释放出去，故而，材料在近红外有吸收，不一定就是理想的光热试剂，这就需要材料自身有较理想的光热转换效率．其次，光热试剂本身必须具有良好的生物相容性，以及无毒副作用．光热试剂，人们研究较多的主要有金属基材料，碳基材料以及有机材料．这些材料大部分都有良好的光热转换效率，但一部分又存在着不足． 当前可用的光热治疗试剂主要集中在以金、银、钯为基础的新型金属纳米粒子［8］，以铜为基础的半导体纳米粒子［9］，碳基纳米材料［10］和有机聚合物［11］．虽然能够有效治疗癌症，但这些药物尚未达到临床实施，因为其长期安全性受到极大的关注．例如，金属纳米粒子的生物代谢差，与金属本身安全相关的问题，而碳基纳米材料已被证明能够诱使许多毒性反应，例如氧化应激和肺部发炎［12］．开发由在生物体中天然存在的物质组成的光热治疗试剂，对其体内应用，将是非常有益的，因为它可以有效地避免异物在患者体内长期保留引起的严重不良影响，并且对这些药物的生物降解也可以通过新陈代谢实现．现 收稿日期：2013-09-23 基金项目：国家自然科学基金（20971086）；教育部科学技术重点项目（210075） 作者简介：张红卫（1989－），女，上海师范大学生命与环境科学学院硕士研究生；杨仕平（1969－），男，上海师范大学生命与环境科学学院教授． *通信作者
光热发电的前景和弊端 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能。这种技术的关键元件是太阳能电池，经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。 一、光热发电 光热发电是指将太阳能聚集，通过换热装置提供蒸汽，进而驱动汽轮机发电。 1.原理不同：光伏--高纯硅可以利用太阳光照产生直流电，光伏发电； 光热--收集太阳热加热工质成汽态，推动汽轮机，发电机发交流电，光热发电；原理与传统发电的一样； 2.蓄能方式不同：光伏-蓄电池，使用期限是几年，需更换，更换的电池会造成大量污染； 光热-蓄热罐； 使用热熔盐，不需更换，只需添加； 3.使用方向不同：光伏--适合分散式、小规模、高档城市；小局域供电 光热--适合集中式、大规模、一般性地区；整个地区、省、甚至全国大范围供电，仅仅利用新疆沙漠100平方公里 的太阳热能，就够我们整个中国的用电；新疆沙漠是42.48万平方公里； 4.相关产业链不同：光伏--硅矿生产、提纯、切片、产品，相关产业链专业单一； 光热--钢铁、玻璃、水泥等等，涉及到多个行业，类似房地产，相关产业链长，非常丰富； 5.核心技术设备所有权不同：光伏--核心技术、设备都被德国、俄罗斯、日本、美国等掌握；我们需花大量外汇购买；光热--核心技术、设备全部国产化；所有知识产权完全国有； 二、含义：太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。采用太阳能光热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。而且，这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所
能量转化效率专题 一、能量转化效率计算（公式：能量转化效率=有效利用的能量÷总能量） 1、炉子的效率： 例题：用天然气灶烧水，燃烧0.5m 3 的天然气，使100kg 的水从20℃升高到70℃.已知水的比 热容c=4.2×103J/（kg ·℃）,天然气的热值q=7.0×107J/m 3 。求： (1)0.5m 3 天然气完全燃烧放出的热量Q 放。 （2）水吸收的热量Q 吸。 （3）燃气灶的效率η。 2、太阳能热水器的效率： 例题：某太阳能热水器的水箱接受太阳热辐射2.4×107 J,如果这些热量使水箱内50L 温度30℃的水，温度上升到57℃，求太阳能热水器的效率。 3、汽车的效率： 例题：泰安五岳专用汽车有限公司是一家大型的特种专用汽车生产基地。该厂某型号专用车在 车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km ，受到的阻力是3.0×103 N ，消耗燃油1.5×10－3m 3（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m 3，热值q ＝4×107 J/kg ，求： （1）专用车牵引力所做的功。 （2）已知热机效率η＝W Q （式中W 为热机在某段时间内对外所做的功，Q 为它在这段时间内所消耗的燃油完全燃烧所产生的热量），则该专用车的热机效率是多少？ 4、电热水器的效率： 例题：标有“220V,1000W ”的电水壶内装有2kg 的水，正常工作10min ，使水温升高了50℃，求：（1）水吸收的热量是多少J ？ （2）电水壶消耗了多少J 的电能？ （3）此电水壶的效率是多少？
5、电动机车的效率： 电动自行车以其轻便、经济、环保倍受消费者青 睐。某型号电动自行车的主要技术参数如表所示。在某平直路段上，电动自行车以额定功率匀速行驶时，受到的平均阻力为40N 。若自行车以7m/s 的速度行驶了1min 则， ①此时自行车克服阻力做了多少功？ ②消耗了多少J 的电能？ ③电动自行车的效率多大？ 巩固练习： 1、天然气在我市广泛使用，已知天然气的热值为4×107 J ／m 3 。，完全燃烧0.05m 3 天然气可以放出多少J 的热量，这些热量若只有42％被水吸收，则可以使常温下5kg 的水温度上升多少℃。 [水的比热容为4.2×103 J/(kg ·℃)] 2、小红家里原来用液化石油气烧水，每天用60℃的热水100kg 。她参加“探究性学习”活动后，在老师和同学的帮助下，制造了一台简易的太阳能热水器。 （1）若用这台热水器每天可将100kg 的水从20℃加热到60℃，这些水吸收的热量是多少？ （2）若液化石油气燃烧放出的热量有70%被水吸收，她家改用太阳能热水器后平均每天可节约液化石油气多少kg ？（液化石油气的热值是8.0×107 J/kg ） （3）请你说出太阳能热水器的优点。（至少说出一条） 3、太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光 照射下的相关信息：其中太阳辐射功率是指1h 内投射到1m 2 面积上的太阳能 求：（1）水在10h 内吸收的热量； （2）太阳能热水器的能量转化效率。 4、如图所示为小艳家新买的一辆小汽车．周末，爸爸开车带着小艳出去游玩，途中，这辆汽车在1h 的时间内，在水平路面上匀速行驶了72km ，消耗汽油6kg ．若已知该汽车发动机的功率（即 牵引力的功率）为23kW ，汽油的热值为4.6×107 J/kg ，g=10N/kg ．则 （1）该汽车克服阻力做的功是多少； （2）该汽车的牵引力是多少N （3）该汽车发动机的效率是多少。 5、随着“西气东输”，天然气进入扬州市民家庭，小明家已经开始使用天然气了。小明家原来
第45卷第11期2017年11月 硅酸盐学报Vol. 45，No. 11 November，2017 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY https://www.doczj.com/doc/dc4931824.html, DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2017.11.03 太阳能光电、光热转换材料的研究现状与进展 王聪，代蓓蓓，于佳玉，王蕾，孙莹 (北京航空航天大学物理学院太阳能物理实验室，北京 100191) 摘要：重点探讨了太阳能光电、光热转换技术领域的材料研究现状与发展，主要包括光伏电池半导体材料和太阳光谱选择性吸收涂层光学材料膜系。太阳电池材料的关键问题还是成本与光电转换效率，钙钛矿太阳电池的研究成为光伏电池新的研究热点。太阳光谱选择性吸收涂层是太阳能光热利用领域的核心材料技术之一。近年来，太阳能的中高温热利用，尤其是聚焦热发电技术，作为与光伏发电平行的另一种主流太阳能发电方式，成为人们日益关注的焦点。另外，还阐述了中高温太阳光谱选择性吸收涂层在国内外的研究成果和最新进展。 关键词：太阳能；光伏电池；太阳能聚焦热发电；太阳光谱选择性吸收涂层 中图分类号：TK519 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2017)11–1555–14 网络出版时间：2017–10–09 13:56:00 网络出版地址：https://www.doczj.com/doc/dc4931824.html,/kcms/detail/11.2310.TQ.20171009.1356.014.html Recent Development and Advance of Solar Photovoltaic Materials and Photothermal Conversion Materials WANG Cong, DAI Beibei, YU Jiayu, WANG Lei, SUN Ying (Center for Condensed Matter and Material Physics, Beihang University, Beijing 100191, China) Abstract: The research status and advance of solar photovoltaic materials and photothermal conversion materials, which mean semiconductor solar cell materials and solar spectral selective absorbing coatings, were reviewed. The main problems of solar cell materials are cost and photoelectric conversion efficiency (PCE). The investigation of perovskite solar cell becomes a new research hotspot. On the other hand, solar selective absorbing coating is one of the key material technologies of solar thermal utilization. In recent years, medium-high temperature heat utilization of solar energy, especially the technology for concentrated solar power (CSP) as another mainstream of solar energy generation, is becoming a focusing in parallel with photovoltaic power generation. Thus this paper also talks about the research results and recent development of high temperature solar selective absorbing coatings as an important content. Keywords: solar energy; photovoltaic cell; concentrated solar power; solar selective absorbing coating 太阳能作为一种取之不尽的清洁能源成为人类开发的重要绿色能源之一。太阳能的转化与应用主要分为：光电、光热、光化学(光催化)、光生物能4种形式。太阳能光电转换，即光伏发电技术，是利用半导体材料的光生电子效应直接把太阳光能转变为电能的发电方式。目前研究的光伏电池半导体材料包括：硅(单晶、多晶、非晶)电池、无机化合物电池、染料敏化电池、薄膜电池、有机电池、无机- 有机杂化太阳电池(如钙钛矿电池)、其他如石墨烯、量子点太阳电池等。至于太阳能光热转换技术，是将太阳辐射能通过集热系统聚集吸收转化为热能，其热能可直接应用，也可进一步经过热传输系统将聚焦收集的高温热能传给热机，由热机转化为机械能，然后带动发电机发电。这种发电方式又称为太阳能聚焦热发电(CSP)。其发电方式与机理完全不同于太阳能光伏发电技术， 收稿日期：2017–06–13。修订日期：2017–06–23。 基金项目：国家自然科学基金重点项目(51732001)；国家自然科学基金面上项目(51572010)；中央高校基本科研业务费。 第一作者：王聪(1966—)，男，博士，教授。Received date:2017–06–13. Revised date: 2017–06–23. First author: WANG Cong (1966–), male, Ph.D., Professor. E-mail: congwang@https://www.doczj.com/doc/dc4931824.html,
本文由hpshu贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 2009 年第 1 期 上海电力 可再生能源发电 太阳能光热光电综合利用 倪明江 ,骆仲泱 ,寿春晖 ,王 ,赵佳飞 ,岑可法涛 ( 浙江大学能源清洁利用国家重点实验室 ,浙江杭州 310027) 摘 : 太阳能光热光电的综合利用技术是将聚光、要分光、热电联用等技术集成 ,通过对太阳能全波段能量进行一体化地利用 ,可极大地提高太阳能的利用效率 ,降低成本 ,具有重要的研究价值和市场应用价值。文章介绍了太阳能光热光电综合利用系统的技术情况 ,分别对集中式和分布式两种技术路线作了阐述 ,分析了聚光 PV/ T 系统以及与建筑一体化设计的 PV/ T 系统的未来发展方向。最后 , 结合各类太阳能利用系统的特点 , 比较分析了各种光热光电技术存在的问题 ,提出了综合利用各种光热光电技术来提高应用效果的理念。关键词 : 太阳能利用技术 ; 热发电 ; 聚光热电联用 ; 光热光电综合利用中图分类号 : T K513 文献标识码 :A 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目(50676082) 1 引言 传统化石能源的大量使用 , 不仅造成了化石能源本身的短缺 , 也给世界环境带来了极大的危害 ,给人类生存空间造成了严重威胁。寻求可再生能源的高效清洁利用成了目前人类面临的共同问题 [ 1 ,2 ] 发展。而以现今的发展趋势来看 , 太阳能热力发电和光伏发电将是世界各国在太阳能利用领域研究的新重点。 2. 1 热利用 太阳能热利用方面 , 中国已成为世界上最大的太阳能热利用产品的生产、应用和出口的国家。 2007 年 ,集热器总保有量约为 10 800 万 m2 。热 。太阳能作为可再生清洁能源蕴藏着巨 15 大能量 ,被普遍认为是理想的新能源。太阳辐射到达地球表面的能量高达 4 ×1 0 5 利用形式多样 , 包括了太阳能热水器、太阳能空调、太阳能干燥和太阳能海水淡化等。 ( 1 ) 太阳能热水器太阳能热水器是太阳能热利用中最常见的一种装置。其基本原理是将太阳辐射能收集起来 , 通过与物质的相互作用转换成热能供生产和生活利用。我国是世界上最大的太阳能热水器制造中心 , 由我国生产的集热器推广面积约占世界的 76 % 。随着太阳能热水器的发展 ,出现了闷晒式、 M W , 相当于 每年 3. 6 ×亿 t 标准煤 ,约为全球能耗的 2000 10 倍。太阳能可以免费使用 ,又不需要运输 ,对环境无任何污染。在传统化石能源储备减少、价格快速上升 ,在温室气体排放引发的气候环境问题愈来愈显著的今天 , 太阳能作为可再生能源和新能源的代表 , 得到越来越多的关注 , 太阳能的利用、太阳能材料及相关技术的开发在世界范围内引起了重视
关于我国光热发展的一点探索 一、太阳能光热技术简介............................................................... - 1 - 二、光热发电基本情况介绍 ........................................................... - 1 - 三、太阳能热水器基本情况介绍 ................................................... - 2 - 四、光热发展的若干制约因素 ....................................................... - 4 - 4.1技术壁垒.............................................................................. - 4 - 4.2政策导向.............................................................................. - 5 - 4.3投融资.................................................................................. - 7 - 4.4市场 ..................................................................................... - 8 - 4.5竞争问题.............................................................................. - 9 - 4.6自然条件............................................................................ - 10 - 五、部分光热发电企业介绍 ......................................................... - 10 - 六、建议投资领域 ........................................................................ - 12 -
Research on New Technologies of Photoelectric Conversion Efficiency in Solar Cell Tianze LI, Chuan JIANG, Cuixia SHENG School of Electric and Electronic Engineering Shandong University of Technology Zibo 255049 ,China e-mail: ltzwang@https://www.doczj.com/doc/dc4931824.html, Hengwei LU,Luan HOU, Xia ZHANG School of Electric and Electronic Engineering Shandong University of Technology Zibo 255049 ,China e-mail: henrylu007@https://www.doczj.com/doc/dc4931824.html, Abstract—The characteristics of the solar energy and three conversion mode of solar energy including photovoltaic conversion, solar thermal conversion, and photochemical conversion are represented in this paper. On this basis,the materials used in solar cell, as well as the working principle of solar cells, the factors of low convert efficiency of solar cells and the two major bottlenecks encountered in the solar application are analyzed.The idea that spontaneous arrangement of compound organic molecules is achieved by changing the molecular arrangement structure of the organic thin-film solar is put forward. The new structure of liquid crystal layer come into being accordingly so that the electron donor and the receptor molecules of the mixture are separated, and the contacting area between them is enlarged. So the efficiency solar photovoltaic is improved. The research and development of this new technology can solve the technical problem of the low conversion efficiency of solar cell, and open up an effective way to improve the conversion efficiency of solar cells. At last,the prospect of solar photovoltaic technology, solar energy exploit technology and the development of industry is offered in the article. Keywords- photoelectric conversion efficiency; electron donor and recipient; photovoltaic generate power technology I.I NTRODUCTION Energy is the material basis of human society survival and development. In the past 200 years?the energy system based on coal, oil, natural gas and other fossil fuel has greatly promoted the development of human society. However, material life and spiritual life is increasing, the awareness of serious consequences brought from the large-scale use of fossil fuels is increasing at the same time: depletion of resources, deteriorating environment, in addition to all of the above, it induce political and economic disputes of a number of nations and regions, and even conflict and war. After in-depth reflection of the development process of the past, human advance seriously the future path of sustainable development. Today in the 21st century, there is no a problem as important as a sustainable energy supply, especially for the benefit of solar energy development and has been highly concerned by all mankind. Around the world are faced with limited fossil fuel resources and higher environmental challenges, it is particularly important to adhere to energy conservation, improve energy efficiency, optimize energy structure, rely on scientific and technological progress, development and utilization of new and renewable sources.After analyzing two bottleneck problems which affect the conversion efficiency of the solar cell, we put forward a new structure of molecular arrangement of the solar cell to improve the conversion efficiency of the solar cell. II.T HE F EATURES O F S OLAR A ND T HREE C ONVERSION M ODES A.The Features of Solar Solar resources are solar radiation energy on the entire surface of the earth. Solar energy has four features. Firstly, solar energy is sufficient. The gross of solar radiation energy on the surface of the earth is about 6h1017kWh every year. It can be used several billions of years, which is reproducible and cleanest. It isn’t monopolized by any groups or coutries. Secondly, the energy density of solar energy is low. People want to obtain higher energy density by condensers. Thirdly, because of climatic change, the solar energy is mutative. For example, cloudy day and rainy day, the solar energy is weak. People should consider energy storage or use auxiliary devices which provide conventional energy to use solar energy in a row. Forthly, because of the earth rotation, the earth revolution and the angle between the axis of rotation and the orbital plane, days and sensons must change on the earth, solar energy must change too. Fifthly, use of solar energy can make energy level appropriate allocation, so heat energy is made used of. When the sun light shines on the earth, part of the light is reflected or scattered, some light is absorbed, only about 70% of the light which are direct light and scattered light passes through the atmosphere to reach the surface of the earth. Part of the light on the surface of the earth is absorbed by the objects surface, another part is reflected into the atmosphere. Fig.1 shows the schematic diagram of the sun incident on the ground. Figure1. Schematic diagram of the sun incident on the ground 978-1-4244-7739-5/10/$26.00 ?2010 IEEE