混合太阳能系统能量输出优化的新研究模型方法

金斯顿大学(Kingston University)参与了一项研究，通过解决太阳能电池上的热点问题开发出一种新模型，可以更有效地利用电能和热能。 太阳能是英国可再生能源计划的重要组成部分，这是英国最近为应对气候变化而做出的减少全球排放的承诺。 政府的目标是到2050年达到净零排放，新的混合技术使太阳能在商业上越来越可利用。

除了将阳光直接转化为电能的光伏太阳能电池板系统外，废热还可以通过这些混合系统收集为热能，用于热水应用或为空调等冷却系统供电。这可以在减少排放方面发挥重要作用，特别是在炎热的国家。

在《能源转换与管理杂志》上发表的一篇新论文中，来自金斯敦大学、埃克塞特大学、印度马德拉斯理工学院和印度科学与创新研究院的研究人员，模拟了一种混合光伏热系统的有效性，该系统使用一个额外的镜子来提高性能。

为了产生足够高的温度以用于光伏热力系统，必须使用复合抛物面聚光器来集中或聚焦太阳光 - 弯曲的抛物线形镜子放置在太阳能电池板的两侧。然而，照射到面板上的阳光量可能会有所不同，从而产生的热点会严重影响整体电力输出，并可能导致太阳能电池失效。

在这项新研究中，研究人员模拟了这种系统的性能，该系统使用额外的垂直镜作为均质器，将集中的阳光更均匀地分布在细胞中。该模型展示了额外添加垂直镜如何提高电力输出，比标准复合抛物面聚光器增加了 12% - 并且热性能也提高了 1% 到 2%。

金斯顿大学可再生能源专家Hasan Baig博士说，“这些具有前景的研究结果提供了一个关于混合系统如何帮助使太阳能电池板在未来一系列用途中更具成本效益和商业可行性的见解。这些系统目的是获得高品质的热能，它可以广泛用于热水应用和冷却系统，以及高电力输出，可以驱动机器或直接进入家庭。 当优化系统以利用这两种类型的能量时，难点是你通常只能得到低等级的热能，无法达到所需的温度。 ”

Baig 博士说，“研究小组的模型准确地预测了通过更均匀分布集中的阳光照射到带有均质镜的面板上可以实现的改进性能。他解释说，以前的模型使用基于平均辐射的计算，没有考虑热点对整体输出的间接影响。如果我们能够从太阳能系统中提取更多能量，并减少屋顶面板所需的空间，它可能会对通过使用清洁能源减少家庭排放产生真正的影响，无论是在英国还是在在印度等国家，空调和制冷设备的需求量很大。”