全碳太阳能热光伏系统

工程热物理学报 , 2015, 36(4): 698-702.

全碳太阳能热光伏系统

刘东 ^1, , 于海童 ^2, , 杨震 ^3, , 段远源 ^4,

1.清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室,二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室,北京市100084

2.清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室,二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室,北京市100084

3.清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室,二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室,北京市100084

4.清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室,二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室,北京市100084

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(No.51236004,No.51321002)

关键词：太阳能热光伏 , 全碳 , 堆木头结构碳纳米管发射器 , STPV理论模型

An All-Carbon Solar Thermophotovoltaic System

Keywords： solar thermophotovoltaic , all-carbon , woodpile carbon nanotube emitter , STPV theoretical model

太阳能热光伏发电是太阳能利用的重要途径之一.碳纳米材料具有优异的物理化学特性,因此是极具吸引力的太阳能热光伏系统材料.本文提出一种基于碳纳米材料的全碳太阳能热光伏(CSTPV)系统,竖直排列多壁碳纳米管阵列作为吸收器;堆木头结构多壁碳纳米管薄膜作为发射器.堆木头结构使发射器在两种偏振条件下都具有与光伏电池能带间隙匹配的波长选择发射率.本文结合能量平衡模型和等效电路模型建立了可靠的CSTPV系统理论模型,并对CSTPV系统进行表征.当发射器吸收器面积比为3,太阳能聚光倍数为3000时,系统效率达到最大值16.2％,比相同条件下钨发射器太阳能热光伏系统最大效率(12.4％)提高了30.6％.

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