太陽能
關注創建者：MSCliww158 創建時間：2016-01-23
太陽能的視頻教程
理論+實例講解ANSYS熱力學分析基礎（二） ——以水壺和太陽能電池板為例講解熱傳導
例題二、本分析模擬了太陽能電池板在熱輻射作用下的吸熱過程，得到了太陽能電池板的溫度分布和熱流量。 本次分享是熱力學分析系列的第二次分享，歡迎大家關注我，我們一起繼續學習熱力學分析。系列分享最后將講述熱固耦合的進階內容。
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II-06多波段表面至表面輻射：太陽能集熱器《STAR CCM+官方案例視頻教程》
STAR CCM+官方案例視頻教程系列之II熱傳遞和輻射_06多波段表面至表面輻射：太陽能集熱器 涉及主要知識點： 1）表面至表面的輻射操作設置； 2）多光譜設置； 3）太陽能輻射方位和高度設置。
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一種太陽能光伏新型跟蹤支架結構力學分析方法
本次課程主要是介紹一種光伏行業跟蹤支架的結構建模及力學分析方法，使用的結構分析軟件為SAP2000，同時使用到了AutoCAD和PTC mathCAD，采用GB50009建筑結構荷載規范和GB50797光伏發電站設計規范進行參數選取設計等，通過本課程大家可以對光伏行業的新型跟蹤支架及其結構的建模、受力分析等有一個比較直觀的理解和認識。
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太陽能的實例教程
【前言】
太陽能電池是一種將太陽能直接轉化為電能的裝置，其單個pn結電池的理論轉化效率約為31%（Shockley-Queisser limit）；而此類電池對太陽輻照光譜的利用率通常小于50％（主要在紫外和可見光區域），因此單個器件對太陽輻照總能量的利用率小于15％，而大部分能量以熱量的形式耗散。鑒于此，開發高度集成的一體化器件，在光電轉化的同時收集耗散的熱能并進一步利用，是一種提高太陽能整體利用率的有效途徑之一。孫立東教授課題組利用金屬鈦管及表面納米管涂層，設計開發了“太陽能管”，同時實現光電和光熱轉化，獲得了約25.2％的總能量效率。該研究成果為太陽能的高效利用提供了新思路。
【成果簡介】
近日，重慶大學孫立東教授、西南大學張善勇教授（共同通訊作者）等人在Nano Energy發表了題為“A Solar Tube: Efficiently Converting Sunlight into Electricity and Heat”的研究論文。該論文報道了將太陽能同時轉化為電能和熱能的一體化器件：太陽能管。該研究的亮點為：選擇具有等離子體頻率較小的金屬鈦實現將低能量光子向熱能的轉換；利用鈦管表面的納米管陣列消除涂層開裂，并用作電子收集電極；開發了高透明、高導電性、可轉移的PEDOT:PSS/Ag NWs/PEDOT:PSS復合膜，用作管式太陽能電池的透明導電電極。
【圖文導讀】
圖一：太陽能管結構
(a) 太陽輻照光譜；
(b) 典型金屬反射率曲線；
(c) 太陽能管結構示意圖；
(d) 太陽能電池能級圖。
展開 【成果簡介】
作為一種無處不在的太陽能-熱能轉換過程，太陽能驅動蒸發因其太陽能轉換效率高和轉換工業潛力大而引起了巨大的研究關注。近年來，通過將太陽能-熱能轉化為空氣/液體界面的本地化，太陽能驅動的界面蒸發被認為是傳統的基于整體加熱蒸發的一種有前景的替代方案，有可能減少熱損失并提高能量轉化效率。近日，來自南京大學朱嘉教授，美國麻省理工學院的陳剛教授以及上海交通大學的鄧濤教授（共同通訊）聯合在Nature Energy上發表綜述文章，題為“Solar-driven interfacial evaporation”。在這篇綜述中，作者討論了實現高性能蒸發的關鍵部件的發展，包括太陽能吸收器、蒸發結構、絕熱體和熱集中器，并討論了它們如何改善太陽能驅動的界面蒸發系統的性能。作者描述了將這種高效的太陽能驅動界面蒸發工藝應用于能量轉換應用的可能性。還討論了太陽能驅動界面蒸發過程的基礎研究和實際應用中令人興奮的機遇和挑戰。
【圖文導讀】
圖1.通過各種形式的太能你加熱進行的太陽能驅動蒸發
a、基于底部加熱的蒸發，其中太陽能被太陽能吸收器吸收并轉換成熱能，以從底部加熱液體。
B、基于體積加熱的蒸發，其中均勻分散的太陽能吸收器將入射的太陽能光子轉換成熱能以加熱液體。
c、基于界面加熱的蒸發，其中太陽熱轉換和加熱位于空氣-液體界面。
圖2. 光吸收器用于光驅動界面蒸發
a, 石墨烯太陽能熱轉換的工作原理，一種碳基太陽能吸收器。
b, 碳基太陽能吸收器的太陽輻照光譜和代表性吸收光譜。
c, 等離子體基太陽能吸收器光熱轉換原理示意圖。
展開 來源：OFweek 太陽能光伏網 更新時間：2015-07-22 09:43:42
自1954年貝爾實驗室發明了第一塊光伏電池以來，這一清潔能源就一直伴隨著價格高昂的偏見，不過技術變化之快，可能會讓所有人大吃一驚。近日，彭博新能源財經發布研究報告稱，未來10 年內，風能的成本將率先降至最低，而到2030 年，太陽能將取而代之，超越其它新能源技術，成為最便宜的能源。業內人士認為，太陽能發電成本的快速下降，將主要來自于薄膜太陽能領域的技術進步。
就目前來看，已經有不少國家的太陽能電力達到了平價水平，甚至低于化石燃料。其中，美國作為光伏裝機量增長最快的國家之一，其國內的太陽能價格已經相當低廉，而且還在持續下降，這主要得益于美國最大的太陽能公司First Solar在薄膜技術方面的提升。太陽能安裝公司可以大批量、低價購買First Solar生產的薄膜面板，其價格相比5年前下跌了一半。而在那些電價超過每千瓦時15美分（約0.93元）的地區，如加利福利亞，太陽能發電的成本已經和公共電網的電價差不多。
與美國相比，中國國內的用電電價稍低，但15美分（0.93元）的太陽能電價即使放到中國，在工商業領域也具有相當強的競爭力（工商業電價0.8-1.4元/千瓦時）。如果算上中國政府0.42元的度電補貼，以及各地方政府的補貼與優惠，太陽能發電成本已與居民用電電價（約0.5元/千瓦時）基本持平。目前，有越來越多的企業主認識到太陽能的成本優勢：今年1月，漢能與廣汽本田合作的17MW分布式太陽能項目并網發電，該工程利用本田的工業廠房鋪設薄膜電池板，年平均發電1900萬度，可滿足工廠20%的生產用電需求，相當于替代了6200噸標準煤（等價熱值）的發電量；在民用領域，安裝屋頂太陽能電站也開始成為中國人新的環保潮流。
展開 讓其成為現實
中國實驗的細節尚未公布，但曼金斯表示，在太空利用太陽能的一種方法是發射數萬顆“太陽能衛星”，這些衛星將彼此聯系起來，形成一個巨大的錐形結構，在地球上空約2.2萬英里的軌道上運行。
這些衛星將用太陽能電池板也就是光伏板覆蓋，光伏板將陽光轉化為電能，電能將被衛星轉化為微波，并無線發送到地面接收器，比如說一種直徑可達4英里的巨型鐵絲網。這些地面接收設備可以安裝在湖泊、沙漠或農田上。
曼金斯估計，這樣一個太陽能設施可以源源不斷地產生2000千兆瓦的電力。相比之下，最大的地面太陽能發電場只能產生大約1.8千兆瓦。
這聽起來似乎很有希望。但專家警告說，仍然有很多障礙需要克服，其中包括目前需要找到一種減輕太陽能電池板重量的方法。
加州理工學院科學家特里·格杜托斯(Terry Gdoutos)說:“目前最先進的光電技術的轉換效率可能是30%。”格杜托斯與哈吉米利一起從事太空太陽能研究，“最大的挑戰是在不犧牲效率的前提下降低太陽能發電板的質量。”
加州理工學院研究團隊最近制造一對超輕光伏板模型，證明它們可以收集并無線傳輸10千兆赫的電能。格杜托斯指出，這些模型成功完成了太陽能發電衛星在太空中需要完成的所有功能，他和同事們現在正在探索進一步減輕太陽能發電板重量的方法。
未來道路
目前中國還沒有透露將在太空太陽能發電場建設上投入多少資金。曼金斯說，即使是為了驗證各種技術的小規模試驗，也可能至少要花費1.5億美元。
盡管價格高昂，曼金斯仍然是太空太陽能發電的堅定擁護者。
他說:“地面太陽能是一種奇妙的東西，我們將永遠擁有地面太陽能。”“在很多地方，屋頂太陽能棒極了，但世界上很多地方都不像亞利桑那州。數百萬人生活在大型地面太陽能電池陣列產出并不經濟的地方。”
曼金斯對該領域的最新進展表示歡迎，并表示他熱切希望追隨中國的新舉措。
展開 太陽能發電有許多好處，比如減少化石燃料的使用、更加清潔、取之不盡用之不竭、不會產生碳足跡等。但也有局限性，那就是必須有太陽，如果陰天就沒法兒了。
現在，一種利用染料將光轉化為能量的基因工程菌（genetically engineered bacterium）可能會改變陰天不能用太陽能發電的狀況。加拿大不列顛哥倫比亞的科學家從大腸桿菌中建造了一個廉價的、可持續的太陽能電池，從而創造了一個生物成因的太陽能電池，之所以取這個名字，是因為這種電池是由生物體構成的。這并不是第一個試驗性的生物成因太陽能電池，但這次的電池和以往的都不同，科學家表示現在的這種電池能產生更強大的電流。而且，這種電池在昏暗的陽光下也能像在明亮的陽光下一樣有效。
不論是什么材料，只要能在陽光照耀下發生反應釋放電子，那么可以嘗試用于太陽能發電。在生物太陽能電池中，被陽光喚起的材料就是生物性的。常規情況下，太陽能電池板利用無機的晶體硅來產生電流，而現在，晶體硅就換成了染料。
“不列顛哥倫比亞迫切地希望成為世界上最主要的去碳化經濟體之一，”不列顛哥倫比亞大學化學和生物工程學系教授維克拉姆帝亞˙亞達夫（Vikramaditya Yadav）說道。“清潔能源的生產與供應是實現這一目標的關鍵，而太陽能是能源部門實現去碳化的主要候選。然而，不列顛哥倫比亞冬季天氣陽光條件不好，在這種情況下，想利用好太陽能，就得需要一種獨特的光伏材料。”
亞達夫表示，他們的解決方案耗資不高，而且最終“可以像傳統的光伏發電一樣，發揮同等的效率。”即使這些新的生物性細胞達不到傳統材料的強度，研究人員仍認為這些新材料可以在某些微光環境中發揮出重要作用，比如說礦井和深海勘探。
“我們相信，生物成因太陽能電池將是對無機太陽能電池技術的有益補充，”亞達夫說道。“即使處在發展初期，但這項技術的應用前景比較明晰、廣闊。
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展出范圍
半導體材料：硅片及硅基材料、硅晶圓、硅晶片、單晶硅、硅片、鍺硅材料、S01材料、太陽能電池用硅材料及化合物半導體材料、石英制品、石墨制品、防靜電材料、光刻膠及其配套試劑、晶圓膠帶、光掩膜版、電子氣體、特種化學氣體、CMP拋光材料、封裝基板、引線框架、鍵合絲、包封材料、陶瓷基板、封測材料等。
在這篇簡報中，我們分享了分層介質組件的介紹，以及基于CIGS的太陽能電池的模擬設置。
CIGS太陽能電池中的吸收
模擬了基于銅銦鎵硒(CIGS)的太陽能電池，并計算了CIGS層中的吸收。
分層介質組件
此使用案例介紹了分層介質組件，并概述了其選項、設置和電磁場解算器。
典型應用場景：
EV充電
車載充電器
電機驅動裝置
UPS
儲能系統
太陽能逆變器
CIGS太陽能電池中的吸收12天前
*我們假設太陽能電池是由一層帶有防反射涂層的熔融石英保護的。
光伏
金類等離子體材料——包括金、銅和銀，已被用于光伏和太陽能電池。這些材料作為電子和空穴供體，在為物聯網網絡中的智能傳感器供電方面發揮著重要作用。
此外，表面等離子體光子學納米材料還可以改善LED的光提取，提高其亮度和效率，從而實現低成本、柔性和輕量化的LED顯示屏。
太陽能電池板將太陽能轉化為電能，并可儲存起來。將多塊太陽能電池板排列成陣列，并隨太陽光線方向改變朝向，有助于最大限度地吸收可用的太陽能。
在仿真案例中，將一個簡單的球體放置在典型的硅材料太陽能電池板上方，指示了穩態下到達板面的熱流密度以及表面的溫度分布。這里不考慮電池板表面的自由對流，僅研究輻射效應。
系統類型
應用示例
聚合物
功能
構建并平衡聚合物系統
獲取熱機械屬性，如玻璃化轉變溫度、彈性模量及動態模量
仿真熱傳輸過程
計算光學屬性
優勢
極具靈活性的構建器
全自動化工作流程
研究與其他聚合物、分子及納米顆粒混合的聚合物體系
高度可擴展的MPI并行化分子動力學引擎
太陽能電池與電池
數據中心必須從某處獲取電力，而隨著用水量、電網限制和散熱問題已經引發公眾關注，許多公司正在考慮采用可持續能源替代方案，例如風能、太陽能和核能。工程師可以使用Ansys Fluent 流體仿真軟件、Ansys Granta MI材料數據管理軟件和Ansys Discovery 3D仿真軟件等解決方案，在設計階段早期評估所選能源方案的環境足跡。
SiC模塊技術不僅對于提供可持續能源解決方案（如太陽能逆變器和儲能）所需的電力電子產品至關重要，其在涉及電機驅動、電源和機器人的工業電源控制應用中同樣發揮著重要作用。”
流體速度流線
仿真助力解決熱問題
組件和系統的電力電子性能與設計和制造中使用的材料（即導體、半導體和絕緣體）有關，因為它們提供不同程度的導電性。
Ansys | 什么是光電子學？1個月前
太陽能電池的種類繁多，從傳統硅太陽能電池到石墨烯增強太陽能電池、鈣鈦礦太陽能電池、有機太陽能電池，柔性透明太陽能電池以及染料敏化太陽能電池（DSSC），不一而足。太陽能電池還使用單個或多個P-N結，并可作為單面板或雙面模塊進行商業化。
光電子學的優勢與不足
光電器件種類繁多，其性能優勢通常需要結合具體器件及應用系統來評估。
