To improve the utilization efficiency of solar energy, a new solar optical concentrating system composed of a parabolic reflector with a square cross-section, a hyperbolic reflector with a square cross-section and two converging convex lenses has been designed. The proposed method can simultaneously focus and shape sun light into a square pattern on the solar panel. In addition, the total reflection property of photonic crystal within the range of the visible sunlight spectrum has been analyzed. Finally, the relationship between solar concentrating multiples and the diameter of the primary mirror has been discussed.
The concentrating solar module with high concentration ratio(320)has been studied.in this paper. The solar module was composed of the EMVJ solar cell, (Fresnel Lens-DCPC)concentrator and heat sink, and was measured by using the PASTF system. The experimental result and the result analysis for the individual item of the module were as f ollows; (1) The conversion efficiency of the module was 8.3%. (2) The optical efficiency of the concentrator was 46.5% (DCPC; 84.8%, Fresnel Lens; 54.8%). (3) The thermal loss of the solar cell was 4.9%. And methods for the further improvement of the concentrating solar module efficiency have been suggested.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.22
no.4
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pp.629-634
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2013
This study aims to investigate a new structure for a concentrating photovoltaic (PV) module using a III-V compound semiconductor solar cellto solve the problems of existing concentrating PV modules and to explore a concentrating optical system with a flat structure, which shows remarkable advantages in terms of manufacturing cost, installation, and maintenance. This study should greatly contribute toward the development of concentrating PV modules. This study was performed to achieve an improvement in efficiency and economy and to implement an actual product. A new source of renewable energy is the only way in which countries that cannot produce oil can even emerge as an energy power. Therefore, this work can serve as a fundamental study that will help South Korea grow into a country that is a PV power generation force.
It is desirable to collect the solar thermal energy at relatively high temperature in order to minimize the size of thermal storage system and to enlarge the scope of solar thermal energy utilization. In this study, to develop a solar collector that has both advantages of collecting solar thermal energy at high temperature and fixing conveniently the collector system for long term period, a cylindrical parabolique concentrating solar collector (M.C.P.C.S.C) was designed, which has several rows of parabolique reflectors and thin thickness such as the flat-plate solar collector, maintaining the optical form of concentrating solar collector. The thermal performance of the M.C.P.C.S.C. newly designed in this study was analysed theoretically and experimentally. The results are summarized as follows: 1) prediction equation for outlet temperature, $T_o$, of heat transfer fluid and for the thermal efficiency, ${\eta}$, of the collector were derived as; o $$T_o=[C+B1_n(\frac{I_c(t)}{pv^3})]T_i$$ o $${\eta}=\frac{A}{A_c}\dot{m}[(C-1)+B1_n(E{\cdot}di^6\frac{I_c(t)}{\dot{m}^3})]\frac{T_i}{I_c(t)}$$ 2) When the insolation on the tilted solar collector surface, $I_c$, was $900-950W/m^2$ and the heat transfer fluid was not circulated in tubular absorber, the maximum temperature on the absorber surface was $100-118^{\circ}C$, this result suggested that the heat transfer fluid could be heated up to $98-116^{\circ}C$. The maximum temperature on the absorber surface was decreased with the increase of the collector shape factor, $L_p/L_w$ 3) There was a good agreement between the experimental and theoretical value of solar collector efficiency, ${\eta}$, which was proportional to the collector shape factor, $L_p/L_w$ 4) It is desirable to continue the study on the relationship between the collector shape factor, $L_p/L_w$, and the thermal efficiency of solar collector.
This work has carried out some preliminary studies for the utilization of a solar mini-dish system capable of concentrating solar rays to higher densities. A typical mini-dish system considered employs an array of solar mini-dishes where major components are light and compact. It consists of small mini-dishes, optical fiber bundles and diffusers at the end. Each mini-dish (typically has a 20 to 30 cm in diameter) is designed with a simple parabolic profile, concentrating sunlight (after the glass glazing cover to avoid dust deposition on the reflector and facilitate cleaning) onto a centrally-located small mirror which is placed on the bottom side of the transparent glass cover. The focused sunlight is reflected by the mirror surface onto a focal point where the receiving aperture of a homogenizer is located. Optical fibers are used to carry high-density solar rays to the other end where diffusers are mounted for indoor illumination. The proposed high density mini-dish system could make an efficient daylighting system as it excludes large moving parts and expandable if necessary. Each component of the system could be made from the off-the-shelf technology and thus, make the generic unit inexpensive to manufacture. Depending on spatial demand or characteristics, the amount of introducing daylight could be controlled. Preliminary tests have been carried out for a trial system to check any functional problems when in operation. Suggestions are also made to improve the design enhancing its performance and applicability.
The design of a concentration system for a solar side-pumped slab laser was investigated. The side size of the slab laser medium is 2 mm × 20 mm. Based on the principle of the edge ray, a secondary concentrating system consisting of a rectangular parabolic mirror (RPM) and a rectangular dielectric-filled compound parabolic concentrator (RDCPC) was demonstrated. The focal length of RPM is 1200 mm and the size is 734 mm × 2000 mm. The outlet size of the RDCPC is 2 mm × 20 mm. The concentration effect was analyzed by using Tracepro optical software. The results showed that the concentration efficiency reached 81.3% and the uniformity of the spot was 91.4% after optimization. This design of concentration system is of great reference value for a solar side-pumped slab laser.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.59
no.3
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pp.293-297
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2010
Next generation concentrating photovoltaic technologies could have a large-scale impact on world electricity production once they will become economically attractive and grid parity will be reached. Multi-junction solar cells will be characterised by a high value of the cell economical performance index if the cells were able to operate at high concentration level. Concentrating the sunlight by optical devices like lenses or mirrors reduces the area of expensive solar cells or modules, and, moreover, increases their efficiency. Accurate and reliable tracking is an important issue to maintain high the CPV system output power. Further, for high concentration CPV systems, the actual tracker cost is about 20% of the total CPV system cost. In this paper high-concentration is defined as systems using concentration ratios well above 100 times the one sun intensity and trackerlss CPV system studied. Using sphericalness lens and parallel MJ cell connection method were suggested and achieved experiment on a clear day in summer. Development of these high performance multi-junction CPV module promises to accelerate growth in photovoltaic power generation.
This paper introduces a preliminary work for the design of a mini-dish cluster system for power generation. Each mini-dish [typically has a 20 to 30 cm in diameter] is designed with a simple parabolic profile concentrating sun light [after the glass glazing cover to avoid dust deposition on the reflector and facilitate cleaning] onto a centrally located small plane[or concave] mirror which is placed on the bottom side of a transparent glass cover. The mirror with a mini-dish concentrator is designed to focus beam radiation onto a focal point before it enters a bundle of optical fibers connected to a remote receiver for power generation. Different options are considered in designing a mini-dish concentrator to maximize its effectiveness for the collection and use of solar energy.
It is desirable to collect the solar thermal energy at relatively high temperature in order to minimize the size of thermal storage system and to enlarge the scope of solar thermal energy utilization. So far the concentrating solar collector has been developed to collect solar thermal energy at relatively high temperature, but it has some difficulties in maintaining the volumetric body of solar collector for long term utilization. On the other hand, the flat-plate solar collector has been developed to collect the solar thermal energy at low temperature, and it has advantages in maintaining the system for long term utilization, since it's thickness is thin and not volumetric. In this study, to develop a solar collector that has both advantages of collecting solar thermal energy at high temperature and fixing conveniently the collector system for long term period, a cylindrical parabolic concentrating solar collector was designed, which has two rows of parabolic reflectors and thin thickness such as the flat-plate solar collector, maintaining the optical form of concentrating solar collector. The characteristics of the concentrating parabolic solar collector newly designed was analysed and the results are summarized as follows; 1. The temperature of the air enclosed in solar collector was all the same as $50^{\circ}C$ in both cases of the open and closed loop, and when the heat transfer fluid was not circulated in tubular absorber, the maximum surface temperature of the absorber was $118-120^{\circ}C$, this results suggested that the heat transfer fluid could be heated up to $118^{\circ}C$. 2. In case of longitudinal installation of the solar collector, the temperature difference of heat transfer fluid between inlet and outlet was $4^{\circ}-6^{\circ}C$ at the flow rate of $110-130{\ell}/hr$, and the collected solar energy per unit area of collector was $300-465W/m^2$. 3. The collected solar energy per unit area for 7 hours was 1960 Kcal/$m^2$ for the open loop and 220 Kcal/$m^2$ for the closed loop. Therefore it is necessary to combine the open and closed loop of solar collectors to improve the thermal efficiency of solar collector. 4. The thermal efficiency of the solar collector (C.P.C.S.C.) was proportional to the density of solar radiation, indicating the maximum thermal efficiency ${\eta}_{max}=58%$ with longitudinal installation and ${\eta}_{max}=45%$ with lateral installation. 5. The thermal efficiency of the solar collector (C.P.C.S.C.) was increased in accordance with the increase of flow rate of heat transfer fluid, presenting the flow rate of $110{\ell}/hr$ was the value of turning point of the increasing rate of the collector efficiency, therefore the flow rate of $110{\ell}/hr$ was considered as optimum value for the test of the solar collector (C.P.C.S.C.) performance when the heat transfer fluid is a liquid. 6. In both cases of longitudinal and lateral installation of the solar collector (C.P.C.S.C.), the thermal efficiency was decreased linearly with an increase in the value of the term ($T_m-T_a$)/Ic and the increasing rate of the thermal efficiency was not effected by the installation method of solar collector.
This paper introduces a preliminary work for the design of a mini-dish cluster system for power general ion. Each mini-dish (typically has a 20 to 30cm in diameter) is designed with a simple parabolic profile, concentrating sun light (after the glass glazing cover to avoid dust deposition on the reflector and facilitate cleaning) onto a centrally located small plane(or concave) mirror which is placed on the bottom side of the transparent glass cover. The mirror with a mini-dish concentrator is designed to focus beam radiation onto a focal point before it enters a bundle of optical fibers connected to a remote receiver for power generation different options are considered In designing a mini-dish concentrator to maximize its effectiveness for the collection and use of solar energy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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