Экспериментальное исследование люминесцентного трансформатора

Люминесцирующая пластина может функционировать не как концентратор света, а как трансформатор, переизлучающий поглощенное коротковолновое излучение в область спектральной чувствительности СЭ. Рассмотрим наглядный пример такого использования люминесцентной пластины.

Работа проводилась совместно с Армянским отделением НПО «Квант». Исследовался единичный фокон, представленный на рис. 5.5, схема — на рис. 8.12. Фокон был выполнен методом гальванопластики алюминия и имел параметры: поверхность миделя в виде шестигранника с описанной окружностью D = 34 мм, поверхность под СЭ d = 20 мм, высота укороченного фокона Н = 28 мм, параметрический угол 24°. Перед СЭ устанавливалась люминесцентная пластина из рубина толщиной 0,5 мм.

Искусственный рубин представляет собой прозрачную разновидность корунда состава А1₂0₃, сплавленную с Сг₂0₃. Рубин имеет ярко выраженное свойство переизлучать ультрафиолетовое излучение (315—400 нм) в видимый, сильно карминово-красный свет.

Исследования плотности облучения поверхности выхода из фокона проводились с помощью фотоэлектрического микродатчика ФИПИ-1 с активной поверхностью 1 мм². Относительные кривые облученности (концентрации) на поверхности выхода фокона представлены на рис. 8.13. Затем определялись вольт-амперные характеристики (ВАХ) для модуля с СЭ, но без рубиновой пластины (рис. 8.14, кривая без люминесценции) для углов ориентации на точное направление на Солнце: 0°, 5°, 10°, 15°, 20°, 30°, на основе которых построена кривая изменения мощности от углов дефокусировки. Затем все то же самое было повторено для модуля с рубиновой пластиной перед СЭ. Характер изменения мощности при угловых отклонениях изменился, мощность сохраняется почти постоянной до 25°, при этом выигрыш в вырабатываемой энергии составил 11,5%.

Рис. 8.12. Схема параболоторического укороченного фоконного модуля с рубиновой пластиной и СЭ:

1 — фокон; 2 — СЭ.

Рис. 8.13. Распределение освещенности по СЭ (на поверхности d) при разных углах прихода излучения на мидель концентратора для фокона по рис. 8.12:

X— 0°; О— 12°;? — 24°; Д — 30°.

Полученный эффект можно объяснить тем, что рубиновая пластина перераспределяет неравномерную облученность СЭ в соответствии с рис. 8.13 на более равномерную, т. е. работает как люминесцентный трансформатор.

Рис. 8.14. Изменение мощности фононного модуля (без люминесценции) при различных углах прихода радиации с использованием рубиновой пластины (люминесценция), затемненный участок соответствует выигрышу в 11,5% от первоначальой мощности.

Выводы по главе 8

Несмотря на то что дифракционная эффективность голографических линз может составлять 100% (киноформные линзы), использование солнечного спектра в пределах чувствительности СЭ остается достаточно низким: 0,5—0,6.

Использование принципов работы люминесцентных концентраторов, создающих концентрацию солнечного излучения на торцах пластин без систем слежения, возможно при улучшении энергетических характеристик и стабильности используемых материалов.

Использование люминесцентных пластин в качестве преобразователей поля облученности может найти практическое применение со значительным улучшением параметров модуля и увеличением равномерности распределения освещенности на фотоприемнике.