全息太陽能集光器,全息太陽能集光器是什么意思

太陽能的使用已經進入了人們生活領域,對于能源的開發和利用,環境保護以及經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的以太陽能為能源的設備光熱轉換效率普遍較低。因此,國內外不少專家、工程師都在進一步研究,以提高光電或光電轉換效率。提高太陽光的轉換效率,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用。上個世紀80 年代初期,美國和前蘇聯等國的一些光學專家提出了一種全息元件實現太陽光線會聚的設想,隨后經美國、德國、法國、比利時及前蘇聯等國家的光學科學家進一步研究,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,美國國家技術系統(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,他們發現實現這種方案關鍵在于對布喇格型全息圖的折射率調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,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制度和光柵間距非均勻性之間的關系,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計方案。

把太陽能直接轉換成電能的系統有兩種,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。它的優點是結構簡單,主要缺點是面積大,轉化效率低。聚光型是通過光學系統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,聚光型的轉換效率可以達到很高,但是,由傳統的光學系統(如透鏡、棱鏡、平面鏡等) 實現聚焦和分色,其成本也相當高。

由于全息元件兼有匯聚和色散功能,用它來實現聚光型太陽能轉換系統,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、保護材料的環境適應性,大批量生產的工藝性、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化效率大大提高。

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