В течение нескольких лет (1975—1979 гг.) проводились испытания трубчатых вакуумированных коллекторов с одновременным улуч­шением конструкции преобразователя данного типа. По мере улуч­шения конструкции КПД преобразователя постепенно возрастал

<———-

Рис. 3.15. Равноэнергетическая (0) и деформированные в соответствии со — спектральной зависимостью излучения абсолютно черного тела шкалы длин волн для разных значений температуры

J~9 ——— 153, —93, —53, —27, 147, 277, 327, 427, 527° С соответственно

(с 30 до 67%). В усовершенствованной конструкции трубчатого вакуумированного преобразователя использовались многослойные селективные покрытия (из чередующихся слоев диэлектрика и по­лупрозрачного металла) е отношением <хс/е~19 [341]. Улучшение тепловой изоляции трубопроводов между вакуумированными эле­ментами, использование дополнительных отражателей-концентрато­ров из алюминиевой фольги, помещенных между элементами, по­зволили поднять КПД активной тепловоспринимающей поверхности коллектора до уровня 78—82%.

Комбинированные фототермичеекие установки

и коллекторы е солнечными элементами и селективными покрытиями

Первые конструкции комбинированных фототермических установок с монокристаллическими или тонкопленочными солнечными элемен­тами, расположенными на поверхности обычного плоского теплово­го коллектора [302, 303], обладали невысоким КПД: не более 50% (3% — преобразование в электрическую энергию, 47% — в тепло­вую). В этих устройствах солнечные элементы были защшценц, как ж в батареях космического назначения, приклеенными к поверх­ности стеклянными покрытиями, что увеличивало интегральный ко­эффициент излучения элементов до уровня 0,86—0,9 и приводило к вредному в данном случае росту тепловых потерь комбинирован­ного преобразователя в окружающую среду.

Предложен ряд конструкций фототермических преобразователей с увеличенным общим КПД [106,342,343]. Использование трубчатой вакуумированной оболочки позволяет практически полностью изба­виться от конвективных потерь, а применение селективных покры­тий с низким коэффициентом излучения е на поверхности солнеч­ных элементов (размещенных на внутренней трубке, через которую протекает теплоноситель) или на обращенной к элементам поверх­ности стеклянной оболочки резко уменьшает потери путем излуче­ния [307, 308]. Особенно интересна конструкция комбинирован­ного фототермического коллектора с двумя трубчатыми стеклян­ными ободочками (рис. 3.16), что позволяет поместить солнечные элементы в прозрачную инертную кремнийоргаиическую жидкость [106, 342], Вследствие заполнения прозрачной жидкостью внутрен­няя оболочка приобретает фокусирующие свойства, увеличивая в 1,2—1,3 раза количество солнечной энергии, поступающей на сол­нечные элементы; повышенная теплоемкость придает коллектору такой конструкции теплоаккумулирующие свойства; срок службы коллекторов резко возрастает в результате защитного действия инертной жидкости, стабилизирующей свойства внешних и торце — „ вых поверхностей солнечных элементов. Испытания показали, что общий КПД комбинированных фототермических коллекторов усо­вершенствованных конструкций превышает 70%, причем 10—12% из них получены за счет электрической энергии, выработанной

Риє. ЗЛ6. Комбинированный фототермический коллектор с солнечными элементами

1 — отражающая металлическая пленка, 8 — теплопоглощающая поверхность, 3 — трубопровод с жидким или газообразным теплоносителем, 4 — полость, заполненная прозрачной нремнийорганичеекой жидкостью, $ — вакуумированная полость;

6 — прозрачное селективное покрытие с низким значением 8; 7, 9 — прозрачные стеклянные оболочки;

8 — мононристалличесиие или тонкопленочные солнечные элементы (плоские или трубчатые)

кремниевыми солнечными элементами [106, 343], Замена кремние­вых солнечных элементов элементами с гетероструктурой AlGaAs— GaAs позволит увеличить количество электрической энергии в сум­марной энергоотдаче комбинированных фототермических коллекто­ров до уровня 20—22%,