太阳能电池辐射散热结构研究

发布时间：2023-04-16 18:12

　　太阳能光电转换是一种最为普遍的太阳能利用方式,而太阳能电池是太阳能光电转换的核心部件。由于太阳能电池的转换效率不高,吸收的大部分太阳辐射耗散为热能,提升了电池的温度,而过高的温度又进一步限制了太阳能电池的转化效率。因此,降低工作温度对于太阳能光电转换而言至关重要。太阳能电池的传统冷却方式以主动冷却为主,需要额外能耗设备,成本高,设备安装复杂,可靠性低。近年来,基于辐射制冷原理的太阳能辐射散热技术受到了学者的广泛关注,这是一种完全被动式的冷却方式,无需额外设备和能量,只需要一种光谱选择性辐射体。本文基于太阳能电池的辐射散热理论,提出了光栅、金字塔和圆顶三种周期性微结构辐射体,对其进行了光学仿真和优化,同时制备了周期性金字塔结构辐射体并进行性能测试。本文主要工作可分为以下四个部分:1.建立了太阳能电池辐射散热的热学模型,初步评估了太阳能电池辐射散热的潜力,并进行相应的参数分析。结果表明,在不改变太阳能电池有效太阳光吸收的前提下,提高电池中红外发射率有利于电池的辐射散热。2.选择了二氧化硅和PDMS(聚二甲基硅氧烷)作为辐射体材料,设计了光栅、金字塔和圆顶三种周期性微结构辐射体,并利用严格耦...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 太阳能电池辐射散热研究
        1.2.1 辐射制冷
        1.2.2 太阳能电池辐射散热
    1.3 本论文的主要内容
第二章 太阳能电池辐射散热的潜力分析
    2.1 基本原理
    2.2 太阳能电池辐射散热的热学模型
        2.2.1 热学模型
        2.2.2 热学模型求解方法
    2.3 太阳能电池辐射散热的热性能分析
        2.3.1 对比工况
        2.3.2 不同太阳辐射加热功率的影响
        2.3.3 不同非辐射换热强度的影响
        2.3.4 不同光谱特性的影响
    2.4 本章小结
第三章 周期性微结构透明辐射体的设计
    3.1 材料与结构选择
    3.2 严格耦合波分析法(RCWA)
    3.3 微纳结构的光学仿真结果
        3.3.1 数值计算方法验证
        3.3.2 基于SiO₂材料的光学仿真结果
        3.3.3 基于PDMS辐射材料的光学仿真结果
        3.3.4 辐射体材料与微结构类型的比较
    3.4 本章小结
第四章 周期性金字塔微结构透明辐射体的制备与表征
    4.1 实验制备方法
        4.1.1 晶硅模板制备
        4.1.2 周期性金字塔结构辐射体制备
    4.2 形貌表征
    4.3 光谱表征
    4.4 本章小结
第五章 基于金字塔微结构辐射体的太阳能电池辐射散热研究
    5.1 样品制备
        5.1.1 太阳能电池封装
        5.1.2 辐射体安装
    5.2 热学测试
        5.2.1 实验装置设计与搭建
        5.2.2 实验结果与分析
    5.3 电学测试
    5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3791602