液浸聚光光伏系统中Ⅲ-Ⅴ族多结太阳电池的性能研究

发布时间：2017-12-22 22:23

  本文关键词：液浸聚光光伏系统中Ⅲ-Ⅴ族多结太阳电池的性能研究　出处：《天津大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：聚光光伏(CPV)技术能有效地提高光伏(PV)系统的输出功率,并降低其成本。但采用传统冷却方法的CPV系统,尤其是高倍聚光光伏(HCPV)系统,由于存在散热能力不足引起的电池组件温度过高或分布不均匀,从而导致系统输出功率降低。为此,本文基于前人的研究工作提出把直接液浸冷却技术应用于采用密排三结砷化镓太阳电池的HCPV系统中。本文实验研究了在无光照、1X和500X下二甲基硅油液浸三结砷化镓太阳电池的电性能变化,并搭建了户外液浸HCPV系统对电池进行了散热实验研究,同时分别对无、有翅片密排电池组件进行了传热性能实验研究和数值模拟。1)分析了电池表面的硅油吸收引起的太阳光谱损失对电池的影响,同时研究了在无光照和1X下硅油液浸以及硅油厚度对电池电性能的影响。结果表明:硅油吸收引起的太阳光谱损失对以Ge为衬底的三结砷化镓电池的影响不大;一定厚度的硅油能提高电池的电性能,电池电性能随硅油厚度地增加先升高后下降。2)研究了在500X聚光下硅油液浸以及硅油厚度对电池电性能的影响并分析了电性能变化机理,并搭建户外液浸HCPV系统对电池进行了散热实验和模拟验研究。结果表明:在500X聚光下,硅油液浸电池的临界厚度为6.3mm;电池的短路电流(Isc)、最大功率(Pmax)和转换效率(η)都是随硅油厚度地增加先增加后下降,而开路电压(Voc)则逐渐下降;在500X聚光、太阳直射辐射度(DNI)为350~600W/m2,硅油厚度为5.0mm、硅油进口流速为0.025m/s和进口温度为7.2℃下硅油液浸冷却使得电池温度低于52℃,同时测得液浸电池的Voc温度系数为-3.57mV/℃,Isc温度系数是2.25mA/℃,η温度系数是-0.0668%/℃。3)液浸无翅片模拟电池片的实验和模拟表明:硅油液浸冷却无翅片密排组件时,使得无翅片组件温度维持在合适的温度;在317X聚光、硅油厚度为1.5mm、硅油流速为8.4m/s和进口温度为25℃时,模拟片的平均温度为60.8℃;硅油液浸有翅片密排电池组件模拟和优化表明:硅油液浸冷却有翅片密排电池组件可以维持较低、较均匀的组件温度;在500X聚光、硅油厚度为1.0mm、硅油速度为1.0m/s和进口温度为25℃下,电池的平均温度为63.1℃;根据设计的密排电池组件模型,最优结果为翅片高度14mm、翅片数量为50、基板厚度1.5mm、液浸厚度为1.0mm。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.4

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本文编号：1321293