空间结构屋面太阳能应用及光伏屋面板开发研究

【摘要】： 随着空间结构在我国现代建筑结构中应用比例的不断加大,结合目前国家节能减排、发展绿色建筑的大背景,空间结构的耗能情况受到了日益广泛的关注,在空间结构中结合利用太阳能这种无污染的可再生能源,实现太阳建筑一体化必定是建筑行业未来发展的一个趋势。本文的重点是研究太阳能在空间结构屋面上的应用类型,然后从光伏屋面出发,描述了一种笔者开发的应用在空间结构屋面上的建材式光伏屋面板体系,然后针对在设计过程中遇到的太阳电池的背板和背部通风问题研究了相应的理论,并有针对性的开展了两个实验,得出了相关数据和分析。 太阳能在建筑中目前的应用形式比较多,本文将太阳能在空间结构屋面上的应用分为三大部分:光热应用、光伏应用和光照明应用,并针对每种应用类型都做了详细的介绍。 从光伏应用入手,开发了应用在空间结构屋面上的一种建材式光伏屋面板体系,详细的介绍了该屋面板体系的构造。该屋面板既可以发挥常规屋面体系的承重、防水、保温隔热等性能,还能利用太阳能发电,是一种复合屋面体系,比起目前的外置式或表皮式光伏屋面体系要简单可靠,美观大方,安装方便,节约材料。 针对在该建材式光伏屋面板体系开发过程中所遇到的太阳电池背板和背部通风问题进行了相应的理论研究。背板实验就是研究太阳电池背板的材质对太阳电池输出功率的影响。本实验分别选取了四种不同的背板,分别测试其在相同外部条件下的开路电压和短路电流输出特性,以及太阳电池表面和背板背面的温度情况,得出了太阳电池背板对太阳电池输出特性的影响。通风实验就是研究在太阳电池背部封闭的情况下,其背部通风程度对太阳电池输出性能的影响。实验中有三种太阳电池背部通风系统:无通风系统,25W×2强制通风系统和40W×2强制通风系统,分别测试其在相同日照强度和室外环境下的开路电压和短路电流输出特性,以及通风风速和太阳电池表面温度情况,得出了太阳电池背部通风情况对太阳电池输出特性的影响。 【关键词】：空间结构 太阳能 光伏屋面 太阳电池 硅太阳电池性能
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TU18
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 空间结构建筑能耗8-10
• 1.2 太阳能10-13
• 1.3 空间结构屋面13
• 1.4 太阳能在空间结构建筑上的应用13-15
• 1.5 本文主要研究内容15-17
• 第二章 太阳能建筑一体化17-28
• 2.1 光热应用17-20
• 2.1.1 光热应用系统17-19
• 2.1.2 太阳能集热器与建筑一体化19-20
• 2.2 光伏应用20-24
• 2.2.1 太阳能电池20
• 2.2.2 光伏系统及光伏建筑一体化20-22
• 2.2.3 国外已建成的大跨度建筑太阳能光伏工程22-23
• 2.2.4 我国的太阳能光伏工程23-24
• 2.3 光照明应用24-28
• 2.3.1 概述24-25
• 2.3.2 直接采光照明25
• 2.3.3 转移采光照明25-28
• 第三章 一种光伏屋面体系设计28-41
• 3.1 现有光伏屋面体系介绍28-30
• 3.2 一种建材式光伏屋面体系概念设计30-40
• 3.2.1 太阳电池31-32
• 3.2.2 太阳电池方阵32-34
• 3.2.3 支撑体系34-36
• 3.2.4 框架体系36
• 3.2.5 通风体系36
• 3.2.6 保温体系36-37
• 3.2.7 防水体系37-39
• 3.2.8 电路系统39
• 3.2.9 安装流程39-40
• 3.3 设计中存在的问题40-41
• 第四章 太阳电池工作原理及其温度、光照强度特性41-57
• 4.1 太阳电池的工作原理及特性41-45
• 4.1.1 半导体41-42
• 4.1.2 P-N结42-43
• 4.1.3 光生电流43
• 4.1.4 太阳电池43-45
• 4.2 硅电池的性能45-51
• 4.2.1 光谱响应46
• 4.2.2 输出特性与光强关系46-47
• 4.2.3 负载特性曲线47-48
• 4.2.4 光照角特性48-49
• 4.2.5 响应时间49-50
• 4.2.6 光反射特性50
• 4.2.7 温度特性50
• 4.2.8 热性质50
• 4.2.9 使用寿命50-51
• 4.3 温度和光照强度对电池性能的影响51-57
• 4.3.1 太阳电池的电气特性51-52
• 4.3.2 光照强度对太阳电池的影响52-53
• 4.3.3 太阳光谱对太阳电池的影响53-54
• 4.3.4 温度对太阳电池的影响54-57
• 第五章 太阳电池背板及通风实验和分析57-88
• 5.1 背板实验57-72
• 5.1.1 实验设计57-58
• 5.1.2 实验测试数据及分析58-72
• 5.1.3 实验结论72
• 5.2 通风实验72-88
• 5.2.1 实验设计72-75
• 5.2.2 实验测试数据及分析75-87
• 5.2.3 实验结论87-88
• 第六章 结论与展望88-90
• 6.1 结论88-89
• 6.2 展望89-90
• 参考文献90-92
• 致谢92

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