一种简易增加太阳能发电功率的方法

摘 要：首先介绍了太阳能发电的基本概念，论述了太阳能发电的组成和原理。然后针对太阳能电池板成本高的问题，提出了一种简易太阳能增强装置，利用该装置可以大大提高单位面积上太阳能电池板的发电量。

关键词：太阳能发电；太阳能电池板；太阳能增强装置

1 概述

太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的技术叫太阳能发电技术。从理论上讲，只要有阳光，就可以发电。我国地处北半球，南北从北纬4度到北纬52.5度，东西自东经73度至东经135度。全国各地的年太阳辐射总量为931～2334kWh/m2，中值为1626kWh/m2。属太阳能资源丰富的国家之一，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2200h，具有利用太阳能的良好条件。但是太阳对地球的照射随纬度、季节等影响，存在着密度低、间歇性、光照方向和强度随时间不断变化等问题。如何最大限度地提高太阳能的利用率，是国内外研究的热点问题。文章给出了一种简易太阳能增强装置，可以提升单位面积上太阳能电池板的发电量。

2 太阳能发电的组成和原理

通常的太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池组成，其组成框图如图1所示。各部分的作用为：（1）太阳能电池板：其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。（2）太阳能控制器：它的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池组起到过充电保护、过放电保护的作用。（3）蓄电池组：其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。

太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。在标准日照条件（1000W/m2）下，一平方米的太阳能电池板上一小时输出的电功率为200W左右。如果需要发电量大需要增加太阳能电池板的面积，或者增加太阳的照度。目前太阳能电池板的价格昂贵，面积越大，价格越高，而且大部分需要进口。

3 增加太阳能发电功率的方法

目前太阳能电池板的大规模应用需要解决两大难题：一是提高光电转换效率；二是降低太阳能电池板的成本。为了降低太阳能发电的成本，就需要降低太阳能电池板的使用面积，但是如果简单降低太阳电池板的使用面积，采用传统方法，发电量就会减少，太阳能发电的成本还是不能降低。文章的思路是利用抛物面反射聚焦的原理，设计一个抛物面型太阳能增强器，增加照射到太阳电池板上的太阳光强度，从而提高单位面积太阳能电池的发电量，最大限度地获得太阳能，节省太阳电池的使用量。

太阳能发电增强器就是在原来太阳能发电装置的基础上，增加一个抛物面反射器，使用时将该反射器对准太阳光，将太阳能电池板放置于抛物面反射器的焦点附近，使抛物面反射器接收到的太阳光全部反射到焦点附近的太阳能电池板上，抛物面反射器通过专门的设计可以使抛物面的焦点偏离中心，这样可以使太阳能电池板尽量不遮挡入射太阳光，太阳能电池板上吸收的光能就是抛物面反射器的太阳光。太阳能增强装置的原理图如图2所示。抛物面反光器和太阳能电池板各装在一个可调节支架上，抛物面反射器还可以根据太阳的位置的变化而移动（太阳能电池板也一起移动），使其能尽量正对太阳光，获取最大光能。抛物面反光器可使用表面抛光的金属材料制成，要求能够有效反射太阳光，抛物面进行专门设计，一次设计成型后，可以简单批量生产。相比使用同等面积的太阳能电池板，成本会大大减低。

若抛物面反射器的面积为三平方米，太阳能电池板的面积为一平方米，这样就可以用一平方米的太阳能电池板，吸收相当于传统方法三平方米太阳能电池所吸收的光能。在相同面积太阳能电池板情况下，采用这种方法可增加约三倍发电量，在标准日照条件下，一平方米电池板利用该方法可发电约600W，有效降低了太阳能发电的成本。

4 结束语

太阳光具有清洁、无污染和可再生等特点，因此太阳能发电是一种可持续发展的新能源。目前太阳能发电的核心装备-太阳能电池板存在效率低，生产成本较高等缺点。文章给出了一种简易太阳发电增强装置，利用该装置可以显著增加太阳能电池板光能，提高单位面积太阳能电池板的发电量。当然该装置在具体实现和使用时，可能还有一些具体技术问题要解决，但有理由相信本利用本方法可以有效提升太阳发电的效率，降低太阳能发电的成本。

参考文献

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作者简介：郑舒雅，女，河北省石家庄市第十七中学，高二（六）班。