太阳能与其他应用结合的研究现状

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美国：美国加州参院在2006年8月，以36票对4票的投票决策，通过“百万太阳能屋顶法案”，获得压倒性的胜利。法案中计划到：在未来10年，在加州百万个屋顶上装设太阳能发电系统，并将其发电的上限由0.5％提高到2.5％，整个计划总发电规模将达300万千瓦。63657

德国：德国是世界顶极的太阳能光伏安装国家之一，在2011年的用光伏发电的容量达到25GW。在2012年10月31日，已有31.62 GW光伏发电连接电网[3]；德国联邦政府还制定了如下目标：到2030年安装的太阳能光伏发电容量66 GW [4]，年均增长将达到2.5-3.5 GW[5]，和到2050年80％的电力来自可再生能源。

西班牙：2007年3月30日，欧洲第一座商业太阳能发电厂（PS10太阳能发电塔）正式启用，这座电厂从2001年7月开始施工建设，直到2005年12月31日竣工，费时4年多完成；2011年10月，Gemasolar Thermosolar Plant太阳能热电厂启用，它位于西班牙南部的塞维利亚（Seville）省的丰特斯德亚恩达卢西亚市。发电容量达到19.9 MW。

中国：2006年6月，中国成立风能太阳能资源评估中心；根据资料显示，我国太阳能的光热应用面积已占全世界的70％，是欧洲的2倍、北美的4倍，年产值超过60亿元，并且每年都以20％-30％的速度持续递增．这意着我国已成为世界上最大的太阳能光热应用市场；2012年9月13日，中国国家能源局提出：到2015年底，中国太阳能发电装机容量要达到21GW以上，这表明着未来3年中国光伏发电装机容量有望扩大6倍以上。

2 太阳能与其他应用结合的研究现状

PV/T系统：在在光强相同且倾角相同的条件下，太阳能电池板的效率与温度有很大关系。理论研究表明单晶硅太阳电池在0摄氏度时的最大理论转换效率只有30％。在实际应用中，标准条件下硅电池转换效率约为12～17％[6]。光强一定时，硅电池的功率随自身温度升高而下降，为解决此问题，季杰[7]等人设计了光伏光热相结合的实验方法——PV／T系统。在太阳能电池板的后方加设流体通道，将太阳能电池板置于室外接受阳光辐射，同时让流体（水）进入电池板后方的通道进行吸热。经一段时间循环后，流体（水）的温度升高，可满足一定的热水需求；同时，因流体的吸热作用，电池板温度的升高有所减缓，这样可使电池板对光的吸收率保持在较高的水平。PV/T系统的实验机在热效率和电效率方面均表现良好，系统综合性能效率大多高于60％，比单一热水系统或光伏系统效率有明显的提高。同时，30℃左右的进水经一天日照后温度可达60℃以上，连续两天日照则可达到70℃，基本满足了家庭洗浴需要。由实际测量及计算可知，在普通晴或多云的天气里，日总辐射量约为16MJ/㎡，此情况下系统日发电量约0.33kWh。该实验系统的电池面积0.7875㎡，比集热铝板面积的一半略小一些，若将电池布满整个铝板表面，则系统日发电量可达0.66kWh。贮能式光伏系统中，蓄电池充、放电都有损失，长期运行的情况下蓄电池的总效率因蓄电池的种类及使用方式而异，但一般为70％-80％[8]。扣除这一损失，则长期运行时系统日均发电量约为0.46～ 0.53kWh，可供一盏功率40W 的电灯连续照明11小时以上。在太阳能丰富的地区如西藏等地，日总辐照量较大，因此系统的日发电量也将增多，完全满足这些地区家庭的照明需要。

PV-Trombe墙：PV-Trombe墙是一种典型的集热-贮热式被动式太阳房形式。Trombe厚墙型太阳房尤其适合于我国北方，因为北方拥有较丰富的太阳能资源、昼夜温差相对而言比较大，有利于大大减少当地的采暖能耗，改善当地居民的居住环境。国内外对Trombe墙均有不少研究，比如：在传统的Trombe墙后可以增设一堵绝热墙，这样间隔有空气层, 可以形成复合的Trombe-Michel 墙，Zrikem对该墙进行了详细的研究[9]；在Trombe 墙玻璃盖板后敷设TIMs 材料，可以减少对环境的热损[10~11]，但这些Trombe墙都无法很好的满足房间的热负荷要求。而季杰、蒋斌[12]等人提出的PV-Trombe墙是在传统Trombe墙玻璃盖板背面贴上深蓝色多晶硅光电池，与传统Trombe墙相比不仅更美观，而且光电池背面采用空气冷却，Trombe墙上通风口安装太阳能直流风机( 简称直流风机)，形成PV-Trombe墙体。我国一些科研人员对PV-Trombe墙做了研究后，主要得出以下结论：1.无论是否在上通风口安装直流风机, PVTrombe墙都可以显著的改善室内热环境；在实际应用中, 重质墙体具有的良好的蓄热能力，将会使PV-Trombe墙对室内热环境的改善更加显著；2.在上通风口安装直流风机后，上下通风口温差降低，PV-Trombe墙空气夹层内的热量将会被更快地带入室内，由此可以加快对室内热环境的改善；3.受实验条件限制，所采用的直流风机的风量较小，因此在室内放置蓄热砖块的时候，安装直流风机后测试热箱与对比热箱提前达到室内温度最大值的时间差不是很明显；4.由于PV-Trombe墙空气流道对光伏电池的冷却效用，光伏电池温度较低，这样使它的运行会保持较高的效率，日平均发电效率可达10.39%，但由于光伏电池所接受的太阳辐射为竖直面上的辐射，因此，光电池的实际输出功率较低。日平均输出功率为22.9W；5.PV- Trombe墙与传统的Trombe墙相比外表要更加美观，能更好的与建筑融为一体, 并且在明显改善室内热环境的同时得到了电能。