光電物理轉換模型的升級與應用
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光電物理轉換模型的升級與應用光電轉換是光學中最基本、最重要的物理機制之一，被廣泛應用於太陽能電池、光通信、光計算和光探測等技術中。傳統的光電轉換機制基於半導體[1]光生載流子，通常涉及多個間接且複雜的物理過程，這導致它不僅需要精心設計的半導體器件才能實現，而且從根本上造成了轉換效率低、適應波段窄、響應速度慢等困擾其進一步發展和應用的一系列難題。如何獲得一種物理過程更加直接的光能轉換直流電能的機制，成為打破當前光電轉換諸多限制的關鍵。
目錄
項目背景
美國科學家設計出了一款新型太陽能電池並製造出了模型。這種太陽能電池整合了多塊電池，這些電池堆疊成能捕獲太陽光譜幾乎所有能量的單個設備，可將44.5%的直射太陽光轉化為電力，有潛力成為世界上最高效的太陽能電池[2]，而目前大多數太陽能電池的光電轉化效率僅為25%。
不同於我們在屋頂或田間常見的太陽能電池板，新的太陽能電池設計方法使用聚光型太陽能電池（CPV）板，可將太陽光集中在微型太陽能電池（面積不到1平方毫米）上。最重要的優勢有兩點，首先，其基座來自銻化鎵（GaSb）材料家族，這種材料廣泛應用於紅外激光器和光電探測器內。銻化鎵基太陽能電池被組裝成一個堆疊結構，就像過濾太陽光的濾網一樣，每層都有專門材料吸收特定波長的能量。其次，這種堆疊工藝使用所謂的轉移打印技術，使這些小型設備可以精確地立體組裝在一起。
成果簡介
分析了白銀光伏電站、武威光伏電站區域內輻射變化規律，包括輻射頻率分布、輻射日變化、輻射月變化；對水平面輻射進行直散分離計算，得出輻射清晰度指數、直射比，最終將水平面輻射量計算結果換算成傾斜面上的輻射量;根據光伏面板發電原理及太陽能電池輸出特性，建立了光伏發電功率預測的物理模型;通過對光伏發電過程中氣象影響因子的診斷分析，最終選取斜面總輻射、溫度作為預報因子建立了功率預報統計模型；對兩種模型計算出的預測功率進行對比分析，並通過選取不同天氣狀況下的個例，對兩種方法的平均絕對誤差進行比較，證實無論在哪種天氣條件下，統計方法預測功率誤差均小於物理方法。
本項目研究成果在新能源氣象服務業務中具有很好的推廣應用前景。通過項目的研究，使業務人員對甘肅省新能源資源的利用有了更清楚的認識，該項目中建立的光伏功率預測模型及其他研究成果，將會是今後建立新能源氣象預測業務系統中重要的基礎工作，同時使我省的新能源氣象服務業務有了更科學的服務依據，有助於光伏功率預測服務能力的提高，為全省新能源氣象服務的發展積累了寶貴的經驗。
團隊介紹
甘肅省氣象局(蘭州區域氣象中心)，隸屬中國氣象局和甘肅省人民政府雙重領導，是甘肅省人民政府管理氣象工作的主管部門，行使同級人民政府管理氣象工作的行政職能,並對本行政區域內的氣象工作實施行業管理。同時承擔着西北五省(區)氣象業務技術指導任務，負責管理全省各市、州、地氣象局及其所屬氣象台站的業務、服務、科研等工作。