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【應(yīng)用速遞】Newport SOL3A太陽光模擬器應(yīng)用于協(xié)同串聯(lián)太陽能電池-水發(fā)電機系統(tǒng)研究

青島森泉光電有限公司更新于：2021-06-23

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【概述】

水和電是我們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅Ｖ匾膬蓚€基本資源。如何能通過高笑地、低成本的方式獲得清潔的水資源一直是人們關(guān)注的問題。Z近，Zhu課題組設(shè)計了一個單結(jié)串聯(lián)太陽能電池-水發(fā)電機系統(tǒng)，利用太陽能輻射的全光譜協(xié)同發(fā)電、獲得清潔水[1]。

【實驗/設(shè)備條件】

這套串聯(lián)太陽能電池-水發(fā)電機系統(tǒng)含有兩個組件：頂部是高笑的光伏設(shè)備、底部是低能耗的凈水器，這兩部分形成一套小巧的串聯(lián)系統(tǒng)。底部凈水器可以作為蒸發(fā)冷卻設(shè)備來增強頂部光伏設(shè)備的轉(zhuǎn)換效率，而頂部光伏設(shè)備產(chǎn)生的熱能由底部凈水器重新利用從而產(chǎn)生更多的清潔水。這套串聯(lián)裝置不僅是一種便攜式凈水系統(tǒng)，而且也為大規(guī)模發(fā)電、供水提供了一種理論模型。

【實驗/操作方法】

Keithley 2400數(shù)字萬用表、Newport型號94043A太陽光模擬器(本次使用下表中涂粉部分)、Newport型號91150V石英窗口參比電池等。

QQ截圖20210623102040.jpg

圖1 串聯(lián)太陽能電池-水發(fā)電機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖(左)，在不同照明強度下，同時發(fā)電和生成潔凈水的工作性能(中)，海水樣品中四種主要離子Na+、Mg2+、Ca2+和B3+的濃度(來自于渤海，黑線表示世界衛(wèi)生組織飲用水離子濃度標準。ICP檢測不出潔凈水中的B3+離子)(右)。

Newport Sol3A 級太陽光模擬器參數(shù)
型號	94023A	94043A	94063A	94083A	94123A
燈類型	氙燈
燈功率(W)	450	450	1000	1600	1600
光束尺寸(in.)	2×2	4×4	6×6	8×8	12×12
工作距離(in.)	12.0±0.5	6.0±0.5	7.0±0.5	15.0±0.5	12.0±0.5
光束發(fā)散角(半角)	<±4 °	<±4 °	<±3 °	<±2 °	<±0.5 °
典型輸出功率(mW/cm2)	100	100	100	100	100
光束均勻性	≤2%	≤2%	≤2%	≤2%	≤2%
時間不穩(wěn)定性	≤0.5%STI≤≤2.0% LTI	≤0.5%STI≤2.0% LTI	≤0.5%STI≤2.0% LTI	≤0.5%STI≤2.0% LTI	≤0.5%STI≤2.0% LTI
均勻性	≤2 %	≤2 %	≤2 %	≤2 %	≤2 %
線性調(diào)整率	0.01%	0.01%	0.01%	0.01%	0.01%
電源要求	95-264 VAC/15 A/47-63 Hz	95-264 VAC/15 A/47-63 Hz	95-264 VAC/15 A/47-63 Hz	95-264 VAC/15 A/47-63 Hz	95-264 VAC/15 A/47-63 Hz

【實驗結(jié)果/結(jié)論】

經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)：證明了串聯(lián)太陽能電池-水發(fā)電機系統(tǒng)的可行性。在自然光條件下，這套串聯(lián)的太陽能電池-水發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電能相對提高7.9%，經(jīng)計算能產(chǎn)生0.80 kg m-2 h-1的清潔水。

參考文獻：

[1] Jia Zhu. (2020). Synergistic Tandem Solar Electricity-Water Generators. Joule, 347-358.

[2] Mcilvaine, R. (2014). A new approach for evaluating energy choices. Electr. J. 27, 72-79.

[3] U.S. Department of Energy. (2017). Bandwidth study on energy use and potential energy savings opportunities in U.S. seawater desalination systems (U.S. Department of Energy).