Năng lượng mặt trời có trữ lượng rất phong phú ,ánh sáng nói riêng hay bức xạ điện từ nói chung từ bề mặt của mặt trời được xem là nguồn năng lượng chính cho Trái Đất. Hằng số năng lượng Mặt Trời được tính bằng công suất của lượng bức xạ trực tiếp chiếu trên một đơn vị diện tích bề mặt Trái Đất khoảng 1370 W / m² , nó là sự lựa chọn tốt nhất trong nhiều ứng dụng. Mặt trời đã tạo ra năng lượng miễn phí trong hàng tỷ năm .
Trong một hệ thống năng lượng tái tạo kết hợp công nghệ ba chiều trong phát điện mặt trời tận dụng lợi thế của bản chất ba chiều để thu năng lượng xảy ra trong một thể tích , Công nghệ quang điện ba chiều có khả năng tạo ra nhiều năng lượng hơn từ cùng một khu vực cơ sở khi so sánh với các tấm pin mặt trời phẳng thông thường.
Cấu trúc quang điện 3 chiều
Công nghệ quang điện ba chiều (3DPV) là công nghệ mới trong việc tạo năng lượng của các tấm pin năng lượng bắt chước mô hình trong bản chất của các cấu trúc thu ánh sáng mặt trời theo ba chiều cụ thể là định hướng theo chiều của các chất hấp thụ cho phép và nó được chụp bởi hiệu quả ánh sáng mặt trời ngoài đỉnh, tránh che phủ giữa các ô và quá trình hấp thụ lại ánh sáng phản chiếu trong cấu trúc .
3DPV cho phép mật độ năng lượng được tạo ra hay chính là năng lượng trên mỗi khu vực cơ sở cao hơn từ 20% so với các tấm PV phẳng cố định. 3DPV là một cách tiếp cận mới để đạt được năng lượng mặt trời tối ưu sẽ mang lại một nguồn năng lượng thay thế hiệu quả, đáng tin cậy .
Các yếu tố ảnh hưởng
Mật độ năng lượng mặt trời tạo ra là một hàm của cường độ mặt trời nó được gọi là bức xạ và được đo bằng W / m² , lượng bức xạ mặt trời ban đầu nhận được bởi trái đất được gọi là hằng số mặt trời nó vào khoảng 1370 W / m² , sau khi số lượng ban đầu này chạm vào bầu khí quyển của trái đất, có 4 yếu tố ảnh hưởng đến chỉ số này :
- vĩ độ phụ thuộc vào vị trí
- sự suy giảm lượng bức xạ tức thời
- góc và múi giờ khu vực chiếu
- Lớp phản xạ áp suất khí quyển trên khu vực
Phương pháp luận
Về mặt toán học bề mặt vật liệu là hai chiều trong khi đó các vật thể vật lý là ba chiều . Để xem xét năng lượng trên một đơn vị,ta giả định rằng một bộ thu năng lượng mặt trời được sắp xếp một cách hiệu quả trong bất kỳ cấu trúc ba chiều nào như một khối lập phương với kích thước tùy ý là : f , g , h hướng về phía bắc với trục x , y , z . Do đó thể tích khối lập phương V cũng được coi là vectơ V với ba thành phần được gán như sau :
Những thành phần này được giả định là tỷ lệ thuận với ba mặt của khối lập phương mà các chùm năng lượng mặt trời tỏa ra trên nó tại bất kỳ thời điểm nào.
Bức xạ mặt trời được xem là một vector với các thành phần biến đổi tỷ lệ thuận với các giá trị tuyệt đối của các thành phần x , y , z . Do đó năng lượng mặt trời P đi vào khối lập phương như được chỉ ra trước đó có thể được mở rộng và được hiểu là sản phẩm vô hướng của khối lượng và các vectơ bức xạ.Vậy nên
P = V . I
trong đó
P x = ghl [Cos ( β ) ( θ )]
P y = fhl [Sin ( α ) Sin ( β ) Cos ( θ ) – Cos ( α ) Sin ( θ )]
và Pz được cho bởi phương trình :
Pz = ƒgl [Cos(α)Sin(ß)Cos(θ)+Sin(α)Sin(θ)]Tổng công suất là tổng số vectơ của các thành phần được biểu diễn bằng phương trình :
Ptot = Px + Py + Pz
Giá trị độ chiếu xạ và các góc β và θ là các hàm của thời gian . M được định nghĩa là độ chiếu trung bình ở bất kỳ vị trí nào tại một vĩ độ nhất định α . Với mục đích tính toán giá trị M được áp dụng ở đây được lấy trung bình là 62%
Trung bình [Cos ( β ) Cos ( θ )] = Trung bình [Sin ( β ) Cos ( θ ) = 0,62
Trung bình [Sin ( β )] = 0 và f, g, h = 1Do đó :
Mx = 0,621
My = 0,621Sin ( α )
Mz = 0,621Cos ( α )
M = Mx + My + Mz
Giá trị trung bình năng lượng mặt trời có sẵn thu được trong khối lượng là sản phẩm vô hướng của vectơ khối lượng V và độ chiếu xạ M được chỉ ra trong phương trình sau :
Pavg = V . M
⇒
⇒
Kích thước f, g, h trong các phương trình này là các kích thước hiệu quả trong đó 100% năng lượng mặt trời được hấp thụ.