三维太阳能发电
计算物理
2012-03-13 v2 其他凝聚态物理
物理与社会
摘要
我们建立、计算求解并实验研究了三维收集太阳能的问题。我们证明，在无太阳跟踪的情况下，可将吸收器与反射器结合，构建三维光伏（3DPV）结构，其产生的能量密度（单位基底面积的能量，kWh/m²）比静止平板光伏组件高出 2-20 倍，而使用双轴太阳跟踪的平板组件仅能实现 1.3-1.8 倍的提升。3DPV 相对于平板设计，每单位生成能量所需的太阳能电池面积更高（在我们的条件下为 1.5-4 倍），但这伴随着广泛的改进。3DPV 结构在所有纬度上都是更稳定的太阳能发电源：与平板设计相比，它们可将峰值发电小时数翻倍，并大幅减少太阳能发电的季节性、纬度和天气变化。自支撑的三维形状可为光伏安装创造新方案，而增加的能量密度有助于在面积受限的应用中使用更便宜的薄膜材料。我们的研究结果表明，利用三维太阳能发电可为太瓦级发电开辟新途径。
引用
@article{arxiv.1112.3266,
title = {Solar Energy Generation in Three Dimensions},
author = {Marco Bernardi and Nicola Ferralis and Jin H. Wan and Rachelle Villalon and Jeffrey C. Grossman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1112.3266},
year = {2012}
}
备注
40 pages, 16 pages paper (3 figures), 24 pages supplementary information (7 figures). Energy and Environmental Science (2012, Published on-line)