菲涅耳透镜下多结电池表面局部高辐射功率对短路电流的影响

发布时间：2020-12-25 01:59

　　为探索以菲涅耳透镜为聚光器的聚光光伏模组中,多结电池中心局部高辐射功率对短路电流的影响,测量菲涅耳透镜的高亮度光斑直径,并据此分别测试室内不同局部光照面积下和户外不同尺寸透镜下的GaInP/GaInAs/Ge三结电池的短路电流,利用电路网络模型分析实验结果。结果表明,短路电流与局部聚光的面积无关;小尺寸菲涅耳透镜聚焦下,沿光轴电流与辐射功率同步变化;透镜尺寸增大到一定程度,电池中心局部承受过高辐射功率,电流受峰值隧穿电流限制,宏观体现为焦平面处短路电流下降。电池放置在焦平面两侧,均可缓解局部高辐射功率,短路电流最高提升8.0%。 

【文章来源】：半导体光电. 2020年04期 北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

菲涅耳透镜的光斑示意图

菲涅耳透镜聚焦光斑呈高斯分布，实际模组中三结电池中心区域承受局部高辐射功率，可用局部光照的实验手段来模拟透镜聚焦，进而测试光电性能。测试平台如图2所示。将其按功能分为三部分：第一部分为光学系统，功能为提供所需的光照，出射均匀性良好的光斑，并调整光斑的直径、光轴位置等；第二、三部分为温度控制系统和测试系统。实验采用尺寸为5mm×5mm的GaInP/GaInAs/Ge三结电池，利用中心开有正方形孔洞的硅片实现局部光照。按照1.1节的结论，光斑内圈直径最大约3.5mm，本实验选用的开孔边长为2,2.5,3和3.5mm。实验时硅片置于电池正前方，电池表面接受光照的面积与硅片孔洞一致，以达到局部光照的效果。实验结果如图3所示，本文采用局部聚光倍数C来描述电池表面接收的光能，将其定义为电池接收的辐照度（光辐射功率/孔洞面积）与标准辐照度（103 W/m2）的比值。调整太阳模拟光源的功率，来保证不同光照面积通过相同的辐射功率，实验采用8个梯度的辐射功率。实验结果表明，辐射功率一定时，不同局部聚光倍数下短路电流基本相同，电流之间差别不超过1.35%，可认为短路电流与局部光照的面积无关，只受辐射功率的影响。本实验局部聚光倍数C的最大值为813，因此在聚光倍数为813倍以内，此三结电池的短路电流与辐射功率成正比。

实验结果如图3所示，本文采用局部聚光倍数C来描述电池表面接收的光能，将其定义为电池接收的辐照度（光辐射功率/孔洞面积）与标准辐照度（103 W/m2）的比值。调整太阳模拟光源的功率，来保证不同光照面积通过相同的辐射功率，实验采用8个梯度的辐射功率。实验结果表明，辐射功率一定时，不同局部聚光倍数下短路电流基本相同，电流之间差别不超过1.35%，可认为短路电流与局部光照的面积无关，只受辐射功率的影响。本实验局部聚光倍数C的最大值为813，因此在聚光倍数为813倍以内，此三结电池的短路电流与辐射功率成正比。1.3 户外菲涅耳透镜下短路电流测试

【参考文献】：
期刊论文
[1]Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池隧道结模型的研究进展[J]. 陈帅,杨瑞霞,吴亚美.  微纳电子技术. 2015(09)
[2]高倍聚光GaInP/InGaAs/Ge三结太阳电池研究[J]. 蔡建九,单智发,张永,陈凯轩,林志伟,王向武.  半导体技术. 2013(04)

博士论文
[1]聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究[D]. 宋明辉.华中科技大学 2012



本文编号：2936733