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太阳能高效利用协同创新中心PI团队- 高效聚光及分光光学处理系统关键技术

发布时间:2015-09-20 点击次数:
PI名称:高效聚光及分光光学处理系统关键技术
简介:聚光太阳能光伏发电技术具有低能耗、低成本、低污染等特点,主要通过在光伏系统中引入现代光学处理方法,利用菲涅耳透镜或碟形反射镜面对入射太阳光进行汇聚,从而实现对太阳能的高效利用。该研究运用光学及光学材料相关理论、现代控制原理与热动力学理论,并结合精密机械结构设计方法,针对聚光光伏系统中光学处理关键技术进行攻关和开发,解决目前聚光光伏发电系统中普遍存在的聚光精度及系统可靠性问题。同时,将光谱分离技术应用在聚光光伏系统中,利用分光技术将广谱太阳光能量划分成对应多个不同禁带宽度光伏电池的窄谱太阳光束,只需要单结电池即可获得很高的效率,避免多结太阳能电池最大层叠数量的限制,最大程度地降低系统成本及提升系统光电转换效率。
研究目标:突破高倍聚光及分光光学处理效率的关键技术;掌握菲涅尔透镜和回转二次反射曲面聚光器的设计及制作方法,寻求垂直入射太阳光精准聚焦和二次匀光处理的解决方案;在聚光系统中实现广谱太阳光光谱分离技术和不同材料窄带太阳能电池的配合利用,降低电池单位面积的热损耗,在提高系统效率的同时大幅度降低系统成本,完成高倍聚光及分光光学处理器件及系统的产业化研究。
依托平台:绿色轻工材料湖北省重点实验室
湖北工业大学太阳能研究院
湖北工业大学光伏工程应用研究中心
团队负责人:
吕辉,男,理学院,副教授, 硕士生导师。华中科技大学工学博士,湖北省通信学会会员,湖北省光学学会会员。迄今为止,参与了多项国家863项目、国家自然科学基金项目及企业产品开发项目的研究工作,个人主持国家自然科学基金青年科学基金项目一项、中国博士后科学基金面上资助项目一项、湖北省教育厅科学技术研究计划优秀中青年人才项目一项,并作为湖北工业大学理学院光电技术研究室骨干成员参与了“新型激光器件研究平台”的建设。先后在国内外发表10篇SCI或EI收录论文。2010年获华中科技大学博士学位后,一直在刘文教授团队参加聚光太阳能项目的研究工作,并作为主要人员参与东湖高新区“3551人才计划”项目“高效率色散型太阳能电池发电系统及组件产业化”的研究。2013年4月以主要发明人凭“高效屋顶聚光光伏发电系统”项目获41届日内瓦国际发明展特别金奖(国内仅三项)。
团队成员:
刘丰铭,男,理学院,楚天学子,副教授,博士。主要从事与太阳能相关超常材料以及表面等离子激元材料的特性研究。
姚育成,男,理学院,副教授,博士。主要研究激光技术及激光加工技术。
谭保华,男,理学院,副教授,博士。主要研究测控技术、光电子技术应用。
成纯富,男,理学院,讲师,博士。主要研究光子晶体、光子晶体光纤传输特性及其应用。
陈本源,男,理学院,讲师,博士。主要研究交换式以太网、控制网络、嵌入式系统。
近五年来代表性项目
序号 课题、项目名称 项目来源 科研经费
(万元)
负责人
1 单片集成DBR可调谐半导体激光器的精准、快速波长锁定机理研究 国家自然基金青年项目 26 吕辉
2 声学零折射率超常材料的特性研究 国家自然基金青年项目
  1.  
刘丰铭
3 多节段DBR可调谐半导体激光器的热致波长抖动及其快速控制机理研究 湖北省教育厅科学技术研究计划优秀中青年人才项目 2万 吕辉
4 单片集成可调谐半导体激光器的动态波长锁定机理与快速控制研究 中国博士后科学基金面上资助项目 3万 吕辉
5 智能型手持式光电扫描仪的研制与设计 湖北省教育厅重点项目
  1.  
谭保华
6 质子交换膜燃料电池湿度软测量模型研究 湖北省自然科学基金项目
  1.  
谭保华
7
  • 紫外固体激光器
孝感华中精密仪器有限公司横向项目
  1.  
姚育成
 
 
近五年来代表性论文:
[1]     H. Lv, Y. Yu, T. Shu, D. Huang, S. Jiang, L. P. Barry. Photonic generation of ultra-wideband signals by direct current modulation on SOA section of an SOA-integrated SGDBR laser. Optics Express, 2010, 18(7): 7219-7227(SCI, IF: 3.587)
[2]     H. Lv, Y. Yu, D. Huang, T. Shu. A fast optical wavelength-tunable transmitter with a linear thermoelectric cooler driver. IEEE Electron Device Letters, 2009, 30(4): 353-355(SCI, IF: 2.849)
[3]     F. M. Liu, X. Q. Huang, and C. T. Chan*, “Dirac cones at k = 0 in acoustic crystals and zero refractive index acoustic materials”, Appl. Phys. Lett. 100, 071911 (2012). (SCI,IF: 3.73)
[4]     F. M. Liu, Y. Lai, X. Huang, and C. T. Chan*, “Dirac cones at k=0 in phononic crystals”, Phys. Rev. B 84, 224113 (2011). (SCI,IF: 3.32)
[5]     F. M. Liu, Manzhu Ke, Anqi Zhang; “Acoustic analog of electromagnetically induced transparency in periodic arrays of square rods” Physical Review E 82, 026601 (2010). (SCI,IF: 2.438)
[6]     F. M. Liu, Feiyan Cai, Shasha Peng; “Parallel acoustic near-field microscope: A steel slab with a periodic array of slits” Physical Review E 80, 026603 (2009). (SCI,IF: 2.438)
[7]     F. M. Liu, Shasha Peng, Han Jia; “Strongly localized acoustic surface waves propagating along a V-groove” Applied Physics Letter 94, 023505 (2009). (SCI,IF: 3.73)
[8]     F. M. Liu, Feiyan Cai, Yiqun Ding; “Tunable transmission spectra of acoustic waves through double phononic crystal slabs” Applied Physics Letter 92, 103504 (2008). (SCI,IF: 3.73)
[9]     H. Lv, Y. Yu, D. Huang, and T. Shu. Fast and precise control for improved dynamic performance of a sampled grating distributed Bragg reflector laser integrated with semiconductor optical amplifier. Optical Engineering, 2010, 49 (8): 084201-1-084201-6(SCI)
[10]  H. Lv, Y. Yu. Small-signal circuit modeling for a semiconductor optical amplifier monolithically integrated with a sampled grating distributed Bragg reflector laser. Optica Applicata, 2012, 42 (1): 55-68 (SCI)
[11]  H. Lv, Y. Yu. Modulation response analysis for an SOA-integrated SGDBR laser by microwave lumped-element circuit modeling approach. Optik, 2012, 124 (2): 152-156(SCI)
[12]  C. Cheng, Y. Ou, Y. Bie, R. Min, “Effect of dispersion on dispersive wave generation in photonic crystal fibers”, J Infrared Milli Terahz Waves, Vol.30, pp:580-588, 2009.6 (SCI)
[13]  C. Cheng, Y. Wang, Y. Ou, et al. Transforom-limited spectral compression by using negatively chirped parabolic pulse in all-normal dispersion photonic crystal fibers. Journal of Nonlinear Optical Physics & materials, 2012, 21(3): 1250040-1~1250040-11(SCI)
[14]  C. Cheng, Y. Wang, Y. Ou, Q. lv, Enhanced red-shifted radiation by pulse trapping in photonic crystal fibers with two zero-dispersion wavelengths, Optics & Laser Technology, Vol. 44, Issue 4, June 2012, Pages 954–959 (SCI收录)
[15]  Z. Zhou, B. Chen, et. al. Study on the evolutionary optimisation of the topology of network control systems. Enterprise Information Systems. 4(3). pp: 247-264. 2010. (SCI)
[16]  B. Tan, S. Quan, L. Zhang, Study on Membrane Water Content Soft Sensing Method based on internal resistance in PEMFC, International Journal of Digital Content Technology and its Applications, 2012(Vol.6,No.11), pp 205-211. (EI)
[17]  B. Tan, A Distributed Speech Remote Control System Based on Web Service and Automatic Speech Recognition, Lecture Notes in Electrical Engineering, 2011, v99(n3), pp771-778. (EI)
[18]  Y. Yao , C. Huang , G. Xu. Numerical Simulation of the Micro-explosion during Ho:YAG laser lithotripsy.  J. Phys.: Conf. Ser. 277 012048, 2011 (EI)
[19]  周祖德 陈本源等. 网络控制系统时延分布研究. 控制与决策. 25(4). pp: 592-597. 2010. (EI)
 
专利及奖励情况
姚育成,黄楚云,谭保华等. 一种LD泵浦高功率铥激光模块,发明专利,专利号: ZL 201210245510.6
姚育成,黄楚云,徐国旺等. 一种LD泵浦高功率铥激光器, 实用新型专利, 专利号:ZL 201220343673.3
姚育成, 李子强, 黄楚云等. 一种双端泵浦腔内和频355nm波长紫外固体激光器,实用新型专利, 专利号: ZL 201120513562.8
姚育成, 黄楚云, 程金明. 一种532nm波长医用高功率固体激光器, 实用新型专利, 专利号 :ZL 2009 2 0228557.5
谭保华. 一种便携式柔性太阳能板充电装置,实用新型专利, 专利号:ZL 201220669754.2,
该方向近五年来发表三大检索文章40篇,承担国家及省部级项目6项,获得国际发明奖1项,授权发明专利5项,实现工业化转化3项。
团队研究成果展示
1. 屋顶聚光太阳能发电系统
2. 大面积碟形聚光太阳能发电系统
3. 355nm紫外激光系统