全息太陽能集光器,全息太陽能集光器是什么意思

太陽能的使用已經(jīng)進入了人們生活領(lǐng)域,對于能源的開發(fā)和利用,環(huán)境保護以及經(jīng)濟開支等方面都有著極大的意義和價值。目前，我國的各家廠商所生產(chǎn)的以太陽能為能源的設(shè)備光熱轉(zhuǎn)換效率普遍較低。因此,國內(nèi)外不少專家、工程師都在進一步研究,以提高光電或光電轉(zhuǎn)換效率。提高太陽光的轉(zhuǎn)換效率,使用全息太陽能集光器是極為有效的一種途徑。

全息太陽能集光器,是全息記錄材料在太陽能利用方面的應(yīng)用。上個世紀80 年代初期,美國和前蘇聯(lián)等國的一些光學(xué)專家提出了一種全息元件實現(xiàn)太陽光線會聚的設(shè)想,隨后經(jīng)美國、德國、法國、比利時及前蘇聯(lián)等國家的光學(xué)科學(xué)家進一步研究,在全息的理論和實踐上都取得了成果。

全息太陽能集光器的理論依據(jù)是:非均勻性理論布喇格——李譜曼反射全息圖的理論。在1982 —1985 年期間,美國國家技術(shù)系統(tǒng)(Nationap Techincal Systems ,簡稱NTS) 的Tomasz Jannson 和Joanna Jannson 等人在美國能源部(DOE) 的資助下,對全息太陽能集光器進行研究,他們發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)這種方案關(guān)鍵在于對布喇格型全息圖的折射率調(diào)制度和光柵間距非均勻性的控制。因此,他們從kegelnik的耦合波理論出發(fā),從理論上詳細分析了布喇格型全息圖的光譜特性與折射率調(diào)制度和光柵間距非均勻性之間的關(guān)系,并做了大量的試驗,提出了實際可行的全息太陽能集光器等的設(shè)計方案。

把太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的系統(tǒng)有兩種,一種是平板型;一種是聚光型。平板型是把太陽能電池排成一平面陣列,接收散射或直射的太陽光。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,主要缺點是面積大,轉(zhuǎn)化效率低。聚光型是通過光學(xué)系統(tǒng)把太陽光聚集在小面積的光電池上,此聚集的陽光的強度數(shù)百倍的提高,并且通過分色元件使不同的光電池與太陽光譜的不同波段相匹配。顯然,聚光型的轉(zhuǎn)換效率可以達到很高,但是,由傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)(如透鏡、棱鏡、平面鏡等) 實現(xiàn)聚焦和分色,其成本也相當高。

由于全息元件兼有匯聚和色散功能,用它來實現(xiàn)聚光型太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng),其成本將大大地降低如果使用全息太陽能集光器,除了直接利用透射的太陽光的熱紅外光譜成份的能量,還可利用其可見光光譜成份的能量。

所以,只要進一步解決諸如基底材料、感光材料、保護材料的環(huán)境適應(yīng)性,大批量生產(chǎn)的工藝性、成本等問題,全息太陽能集光器將能進入實用性階段。將其作為太陽能熱水器的集光器將會使得光熱或光電轉(zhuǎn)化效率大大提高。

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