Simulation of concentrated solar radiation by infrared radiation for measuring the thermal characteristics of the thermal photovoltaic module of a solar concentrator installation | Моделирование концентрированного солнечного излучения инфракрасным для измерения тепловых характеристик теплофотоэлектрического модуля солнечной концентраторной установки

English. The efficiency of modern commercially available solar photovoltaic modules is about 20%. These modules convert concentrated solar energy into photoelectricity and heat. The study of the photovoltaic and thermal parameters of the modules is one of the main tasks when creating an appropriate installation. The research purpose is to develop a methodology and to create a laboratory bench for studying the thermal characteristics of a thermal photovoltaic module. The design of the thermal photovoltaic module is presented. The spectral characteristics of the photodetector surface of the module in the visible and infrared spectral ranges have been studied by dispersion and Fourier spectroscopy. The results of studying the reflection spectra in the visible and infrared spectral ranges along with the spectral density of the infrared Planck radiation for the temperatures of the infrared emitter in the range of 250-300 deg. С were analyzed. The conversion coefficients of the intensities of concentrated solar radiation into the density of the Stefan-Boltzmann infrared radiation flux are obtained. A test measurement of the heat carrier stationary temperature at the module output was carried out, according to which the flux density of the heating infrared radiation was calculated. This value is correctly consistent with the independently measured intensity of infrared radiation. A laboratory measuring bench has been created to simulate concentrated solar radiation with thermal field infrared radiation to measure the thermal characteristics of the thermal photovoltaic module of a solar concentrator installation.

Russian. Коэффициент полезного действия современных серийно выпускаемых солнечных фотоэлектрических модулей составляет около 20%. Преобразование концентрированной солнечной энергии в фотоэлектричество и тепло выполняет теплофотоэлектрический модуль. Исследование его фотоэлектрических и тепловых параметров является одной из основных задач при создании соответствующей установки. Цель исследования – разработать методику и создать лабораторный стенд для изучения тепловых характеристик теплофотоэлектрического модуля. Представлена конструкция теплофотоэлектрического модуля. Методами дисперсионной и Фурье-спектроскопии исследованы спектральные характеристики фотоприемной поверхности модуля в видимом и инфракрасном диапазонах спектра. Проведен анализ результатов исследования спектров отражения в видимом и инфракрасном диапазонах спектра наряду со спектральной плотностью инфракрасного излучения Планка для температур инфракрасного излучателя в области 250-300 град. С. Получены коэффициенты пересчета интенсивностей концентрированного солнечного излучения в плотность потока инфракрасного излучения Стефана-Больцмана. Проведено тестовое измерение стационарной температуры теплоносителя на выходе модуля, по которой рассчитана плотность потока нагревающего инфракрасного излучения. Это значение корректно согласуется с независимо измеренной интенсивностью инфракрасного излучения. Создан лабораторный измерительный стенд для моделирования концентрированного солнечного излучения инфракрасным излучением теплового диапазона для измерения тепловых характеристик теплофотоэлектрического модуля солнечной концентраторной установки.