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光伏发电技术研究现状早在1839年,法国物理学家贝克勒尔(Becquerel)首先提出了光电化学效应的存在,由此光伏电池的发展开始以光电效应为核心技术[3]。1954年,美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池,诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术[4]。20世纪80年代, 光伏电池的生产和应用迅猛发展，出现了一些新的工艺,大大提高了电池片转换效率,其年平均增长率达到30%，近五年,形成了基于薄膜技术和基于硅晶片的两大技术领域；晶体硅光伏电池基于其比较成熟的发展体系成为了目前国际光伏市场上的主流产品[5]。但由于硅的材料有限,研究者们采用发展薄膜太阳能电池技术寻求突破,薄膜技术的原理是：在薄膜电池中，在非硅材料的衬底上铺上很薄的光电材料，半导体材料的消耗大大减少，最终降低了光伏电池的成本。当前,发展比较成功的薄膜电池的有:非晶硅(a-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)、多晶硅(Poly-Si)和纳米硅薄膜电池,薄膜电池将是未来最主要的发展方向[6]。64451
2 太阳能自动跟踪装置研究现状
1979年美国一位学者研制了单轴式重力式太阳跟踪器,该跟踪器结构较为简单,制作成本低廉,但是其刚度低,没有足够的工作空间,跟踪精度较低[7]。1997年,美国Blackace研发了东西方向自动跟踪的单轴太阳能跟踪器,但是南北方向需要用手动调节,接收器的热接受效率提高了15%[8]。美国加州于1998年实施了在太阳能面板上安装涅耳透镜,用来集中阳光,并成功研制了ATM两轴跟踪器,由此一来,可以使得热接收效率得到进一步的提升并使小块的太阳能面板收集更多的能量[9]。2002年2月在美国亚利桑那大学研制出了一种新型太阳能自动跟踪装置, 此种装置采用铝型材框架结构,结构紧凑,重量轻,利用控制电机完成跟踪,有效地拓宽了跟踪器的应用领域[4]。论文网
近年来，国内许多专家学者也对太阳能自动跟踪领域进行了深入研究。国家气象局计量站在1990年成功研制了 FST型太阳能跟踪器；1992年发明了太阳能灶自动跟踪装置；1997年,我国成功研制了单轴太阳跟踪器,实现了东西方向上的自动跟踪,而南北方向则需手动调节,电池板的太阳光接收率也明显提高了[4]。
时空控制法和匀速控制法是目前主流的两种太阳能自动跟踪控制方法。时空控制法是通过在控制芯片中预存太阳能电池板所在地的经纬度及时间信息，并计算太阳水平角和俯仰角，得出太阳的准确位置，控制芯片控制太阳能板实现准确跟踪,匀速控制法就是计算出地球自转速度，跟踪装置也设计成和地球自转同步来达到跟踪目的[2]。上述两种控制方法均很难实现对太阳光进行全天候正对的跟踪，这是由于太阳光强弱随季节及每日早、中、晚不同时刻的变化范围很大，这就大大降低了光子吸收和光电转换的效率，从而影响了太阳能光伏系统的发电效率。