摘 要
太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其高效利用对缓解全球能源危机和环境问题具有重要意义。本研究聚焦于太阳能光热转换技术的发展现状与效率提升策略，旨在通过系统分析现有技术瓶颈及优化路径，为提高光热转换效率提供理论支持和技术指导。研究首先回顾了太阳能光热转换技术的历史演进，梳理了当前主流技术体系，包括选择性吸收涂层、相变储能材料以及聚光系统等关键组件的发展动态。在此基础上，结合实验研究与数值模拟方法，探讨了影响光热转换效率的核心因素，如材料性能、光学设计及热管理策略，并提出了一系列创新性解决方案。具体而言，研究引入了纳米结构表面改性技术以增强吸收涂层的选择性吸收能力，同时开发了一种基于复合相变材料的热能存储系统，显著提升了能量储存密度与释放稳定性。此外，通过优化聚光器几何结构与跟踪算法，进一步提高了太阳辐射的捕获效率。实验结果表明，采用上述综合优化措施后，光热转换系统的整体效率较传统方案提升了约25%。研究表明，材料科学、光学设计与热管理技术的协同优化是实现太阳能光热转换效率突破的关键所在。本研究不仅为相关技术的工程应用提供了重要参考，还为未来高性能光热转换系统的研发奠定了坚实基础，展现了在工业供热、海水淡化及建筑节能等领域的广阔应用前景。
关键词：太阳能光热转换；效率提升策略；选择性吸收涂层；复合相变材料；聚光系统优化
Abstract
Solar energy, as a clean and renewable resource, plays a crucial role in alleviating the global energy crisis and environmental issues through its efficient utilization. This study focuses on the current development status and efficiency enhancement strategies of solar thermochemical conversion technologies, aiming to provide theoretical support and technical guidance by systematically analyzing existing technological bottlenecks and optimization pathways. The research begins with a historical review of solar thermal conversion technology, summarizing the evolution of mainstream systems, including selective absorption coatings, phase-change energy storage materials, and concentrator systems. Based on this, experimental studies and numerical simulations are integrated to explore key factors influencing the efficiency of thermal conversion, such as material properties, optical design, and thermal management strategies, while proposing a series of innovative solutions. Specifically, nanostructured surface modification techniques are introduced to enhance the selective absorption capacity of coating materials, and a novel thermal energy storage system based on composite phase-change materials is developed, significantly improving energy storage density and release stability. Furthermore, by optimizing the geometric structure of concentrators and tracking algorithms, the efficiency of solar radiation capture is further enhanced. Experimental results indicate that the overall efficiency of the photothermal conversion system is improved by approximately 25% through the implementation of these comprehensive optimization measures. This study demonstrates that the synergistic optimization of material science, optical design, and thermal management technologies is essential for achieving breakthroughs in the efficiency of solar thermochemical conversion. Not only does this research provide significant references for engineering applications of related technologies, but it also lays a solid foundation for the development of high-performance photothermal conversion systems, showcasing broad application prospects in industrial heating, seawater desalination, and building energy conservation..
Key Words：Solar Thermal Conversion；Efficiency Enhancement Strategies；Selective Absorption Coating；Composite Phase Change Materials；Concentration System Optimization
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 2
1.1 太阳能光热转换技术的研究背景与意义 2
1.2 光热转换技术的国内外研究现状综述 2
1.3 本文研究方法与技术路线设计 3
第2章 太阳能光热转换技术的发展现状分析 4
2.1 光热转换技术的基本原理与发展历程 4
2.2 当前主要光热转换技术的应用领域 4
2.3 光热转换效率的关键影响因素分析 6
2.4 发展现状中的技术瓶颈与挑战 6
第3章 提升太阳能光热转换效率的核心策略研究 8
3.1 高效吸热材料的研发与优化 8
3.1.1 吸热涂层的性能改进 8
3.1.2 新型纳米材料的应用探索 8
3.1.3 材料稳定性与耐久性测试 9
3.1.4 成本效益分析与产业化前景 9
3.2 热传递过程的优化设计 9
3.2.1 热传导路径的精细化控制 10
3.2.2 相变储能技术在热管理中的应用 10
3.2.3 流体动力学对热传递的影响研究 11
3.2.4 实验验证与数据对比分析 11
3.3 光学系统的设计与改进 11
3.3.1 聚光器的几何结构优化 12
3.3.2 反射镜材料的选择与表面处理 12
3.3.3 光学跟踪系统的精度提升策略 12
3.3.4 模拟仿真与实验验证结合 13
第4章 太阳能光热转换技术的未来发展方向与实践案例分析 14
4.1 新兴技术趋势及其潜在影响 14
4.1.1 智能化控制系统在光热转换中的应用 14
4.1.2 量子点材料的引入与性能评估 14
4.1.3 微纳结构表面的开发与优势分析 15
4.1.4 数据驱动的效率优化方法研究 15
4.2 工业化应用中的典型案例剖析 15
4.2.1 大型光热电站的运行经验总结 16
4.2.2 分布式光热系统的经济性评价 16
4.2.3 光热技术在建筑节能领域的实践 16
4.2.4 农业与工业供热场景的应用探讨 17
4.3 政策支持与市场推广策略研究 17
4.3.1 国内外政策环境对技术发展的推动作用 18
4.3.2 技术标准体系的建立与完善 18
4.3.3 市场需求预测与商业模式创新 18
4.3.4 用户接受度调查与反馈机制构建 19
结 论 19
参考文献 21
致 谢 22
