柔性薄膜太阳能电池力学性能及其在膜结构中的应用研究

【摘要】： 随着光伏建筑一体化的不断发展,太阳能电池不再只是作为建筑结构的附加品,在越来越多的现代建筑结构中,逐渐出现太阳能电池与结构构件相结合的应用。这些工程应用使得太阳能电池在实际使用过程中不可避免地承受由结构构件传递过来的应力作用。因此,研究太阳能电池的力学性能以及在应力作用影响下太阳能电池光电性能的变化规律也开始显得尤为重要。 本文选择了两种具有代表性的柔性薄膜太阳能电池,分别对它们进行材料分析,并提出简化的电池力学模型。同时,通过对这两种柔性薄膜太阳能电池进行拉伸试验来测定它们的力学性能指标,并且对不同拉伸方向下电池应变对光电性能的影响进行了研究。试验结果表明,柔性有机薄膜太阳能电池的力学性能要优于柔性非晶硅薄膜太阳能电池,并且在不同方向拉伸时,两类电池的光电性能变化情况也有明显区别。 本文同时以膜结构这种建筑结构形式作为研究载体,对柔性薄膜太阳能电池在膜结构中的工程应用进行研究。首先,根据建筑膜材PVDF与柔性薄膜太阳能电池两者的力学特性提出了两种不同的复合方式。然后,采用拉伸试验的方法对复合后的柔性薄膜太阳能电池的力学性能以及不同拉伸方向下电池应变对光电性能的影响进行了研究。试验结果表明,复合后的柔性薄膜太阳能电池的光电性能变化与复合前存在一定的区别,并根据试验结论初步提出了柔性薄膜太阳能电池与膜结构一体化设计时膜材的张拉应力控制公式。 本文最后根据前面研究工作的结论,设计并施工安装了占地面积约10m~2的伞形光伏太阳能膜结构建筑小品。 【关键词】：太阳能 光伏建筑一体化 柔性薄膜太阳能电池 力学性能 光电性能 膜结构
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 太阳能10-12
• 1.1.1 太阳能概念界定10-11
• 1.1.2 太阳能利用方式11-12
• 1.2 太阳能电池12-14
• 1.3 光伏建筑一体化14-17
• 1.3.1 光伏建筑一体化的优点14-15
• 1.3.2 国内外光伏建筑一体化研究现状15-16
• 1.3.3 光伏建筑一体化的结合形式16-17
• 1.4 本文的研究背景及研究内容17-19
• 1.4.1 研究背景17-18
• 1.4.2 研究内容18-19
• 第二章 柔性薄膜太阳能电池的力学性能研究19-39
• 2.1 柔性薄膜太阳能电池的简述19-23
• 2.2 柔性有机薄膜太阳能电池23-31
• 2.2.1 研究现状23-24
• 2.2.2 电池结构及力学模型24-26
• 2.2.3 试验研究26-31
• 2.3 柔性非晶硅薄膜太阳能电池31-38
• 2.3.1 研究现状31-32
• 2.3.2 电池结构及力学模型32-34
• 2.3.3 试验研究34-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第三章 柔性薄膜太阳能电池与建筑膜复合后力学性能研究39-56
• 3.1 建筑膜材简介39-43
• 3.1.1 建筑膜材的发展39-40
• 3.1.2 建筑膜材的分类40-43
• 3.2 柔性薄膜太阳能电池与建筑膜的复合43-45
• 3.2.1 PVDF膜材的力学特性43-44
• 3.2.2 复合方式44-45
• 3.3 试验研究45-55
• 3.3.1 PVDF膜材力学性能试验45-47
• 3.3.2 复合后太阳能电池力学性能试验47-55
• 3.4 本章小结55-56
• 第四章 柔性薄膜太阳能电池与膜结构一体化设计与施工56-77
• 4.1 膜结构简介56-61
• 4.2 柔性薄膜太阳能电池与膜结构的一体化设计61-69
• 4.2.1 膜结构的设计选型61-62
• 4.2.2 柔性薄膜太阳能电池的选择62-63
• 4.2.3 膜结构的计算分析63-66
• 4.2.4 节点设计66-69
• 4.3 柔性薄膜太阳能电池的安装69-70
• 4.3.1 太阳能电池的布置69
• 4.3.2 太阳能电池的安装69-70
• 4.4 太阳能膜结构的施工70-76
• 4.4.1 膜结构的施工安装70-72
• 4.4.2 光伏系统的集成72-76
• 4.5 本章小结76-77
• 第五章 结论与展望77-79
• 5.1 结论77-78
• 5.2 展望78-79
• 参考文献79-82
• 作者简介82

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