光伏电池聚光特性.pdf

第%(卷第!!期"&&’年!!月物理学报B@;+%(，V@+!!，V@NL8WLI，"&&’
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聚光光强对光伏电池阵列输出性能的影响!

徐永锋!）"）李明!）#王六玲"）林文贤!）张兴华"）项明"）王云峰"）魏生贤!）

!）（云南师范大学可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室，昆明$%&&’"）
"）（云南师范大学物理与电子信息学院，昆明$%&&’"）
（"&&(年!"月"!日收到；"&&’年)月!*日收到修改稿）

基于槽式聚光热电联供系统，深入分析晶硅电池阵列和砷化镓电池阵列在高倍聚光下的输出特性及输出功率
的影响因素+研究结果表明，聚光光强下砷化镓电池阵列输出性能优于晶硅电池阵列，高光强会导致光伏电池禁带
宽度变窄，短路电流成倍增加，增加输出功率，但同时耗尽层复合率变大，开路电压降低，制约阵列的输出功率；高
光强还引起电池温度升高，电池阵列串联内阻增加+分析表明聚光作用下电池阵列串联内阻对输出功率影响巨大，
串联内阻从&!增加!!，四种电池阵列输出功率分别损失$*,*(-，*.,’)-，**,)&-和%(,&!-+

关键词：热电联供，太阳电池阵列，串联内阻，输出功率
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具有重要意义+
!,引言
",实验与计算
能源危机促使太阳能研究成为热点之一，在降
低光伏发电成本基础上提高光伏电池转化效率，或
系统
利用低品位热能驱动其他高品位绿色技术是高效利$%&%’#!()’
用太阳能的重点，而聚光太阳能系统以其成本低廉、图!为D3ABCD系统实物图，槽式抛物反射面将
绿色环保和高效利用太阳能成为研究的一个全新方太阳光汇集到贴有光伏电池阵列的集热器上，电池
向+国内外开展了热电联供（ABCD）系统研究工作，阵列通过导线输出电能+为防止电池工作温度过高，
［，］
3E@F和2@G<9H研究ABCD集热器性能!"，/:，09IH，电池阵列背面的圆形管道中通有冷却水带走热量，
JI9:KKL和4LIHLGL等对平板ABCD系统进行详细研降低电池阵列工作温度，热水被储存在保温箱内对
［—］
究)$，M@KL;;，3@GNLGOI=等研究低倍聚光和槽式聚外供热，内腔体与外腔体之间被保温材料隔开减少
［，］
光ABCD系统性能*(，PQ9GH，D:F9:1IN:G<和热损+以低成本D3ABCD系统同时获得高品位电能
DI:R9G9HG@KO@R@Q;@K等对ABCD系统性能进行评和附属热能，做到高效利用太阳能+
价［’—!"］；国内中国科技大学和上海交通大学都已对通过汇聚光强作用光伏电池，可提高电池输出
［，］
ABCD系统进行了研究!)!.，但对应用于聚光ABCD功率，但高光强对光伏电池输出性能有较大影响+为
系统的光伏电池阵列输出性能的研究国内外还未报了解电池阵列聚光特性和优化电池阵列结构，对高
道+为深入研究聚光下电池阵列输出特性和影响因光强下光伏电池阵列的输出特性和影响因素进行理
素，本文基于结构简单、跟踪容易、维护方便的槽式论计算和实验研究+
聚光热电联供（）系统对晶硅电池阵列和砷
D3ABCD实验方法与计算模型
化镓电池阵列进行了实验研究和模拟计算，研究工$%$%
作为提升D3ABCD价值和规模化利用聚光光伏发电基于D3ABCD系统对单晶硅电池、多晶硅电池、

!国家高技术研究发展（($)）计划（批准号："&&$11&%2.!&），国家基础研究发展计划（’*)）项目（批准号："&&*34"!$.&%），云南省自然科学基
金重点项目（批准号："&&*3&&!$2，"&&%5&&)!6），教育部出国留学回国人员基金资助的课题+
#通讯联系人+5789:;：;8;;;<=>!"$+?@8
P*0P物理学报.P卷

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（0）
国内外对工作于实际高光强下的光伏电池阵列
特性测量尚未涉及，本文通过改变负载采样电阻阻

值来测量电路中的电压和电流，并用>?@AB10*C!D
BDEAF$?GAF>A"AF测量聚光光强强度；利用
H<IJ4)0,.，"F>CH@!和"F>C)采集电池阵列的电压
电流和流体进出口温度；电池阵列输出功率用
图!"#$%&"系统实物图
"H#1*&1.*光伏方阵&组件测试仪测量；电池阵列工
空间太阳电池三种晶硅电池阵列和砷化镓电池阵列作温度用H<IJ4红外测温仪测量，还利用>KL<KM对
的聚光性能进行实验研究和