聚光时提高太阳能电池效率的实验研究

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1、聚光时提高太阳能电池效率的实验研究高金辉，程静（河南师范大学物理与信息工程学院，河南省光伏材料重点实验室，河南新乡453007）摘要：为了能够更有效地提高聚光条件下太阳能电池的转换效率，在重力热管和温差发电模块的基础上，建立了一种通过利用热管的高效传热性能和良好的均温性导出电池板的热量，同时利用温差发电模块将太阳能电池板的余热转化为电能的新型太阳能电池冷却系统，并且分别对三种不同冷却方式下三接面砷化镓电池板的性能进行了实验研究。实验结果表明，与“热管”冷却技术、不冷却技术相比，“热管+温差发电”冷却技术综合利用了光伏与光热发电技术，有效地降低了太阳能电池的温度，较好地提高

2、了电池板转换效率，并且使电池板的转换效率高达32%。关键词：聚光；太阳能电池；效率；重力热管；温差发电ExperimentalinvestigationonimprovingtheefficiencyofconcentratingsolarcellsGAOJin-hui，CHENGJing(CollegeofPhysicsandInformationEngineering,HeNanNormalUniversity,HenanKeyLaboratoryofphotovoltaicmaterial,XinXiang453007,China)Abstract:Inordert

3、oimprovetheconversionefficiencyofconcentratingsolarcells,basedongravityheatpipeandthermoelectricmodule,thepaperestablishedanewsolarcellcoolingsystemwhichcandissipateheatbygravityheatpipewitheffectiveheattransferandgoodtemperatureuniformityperformanceandtransformwasteheatofpanelintoelectri

4、citybythermoelectricmodule,inaddition,theperformanceoftriple-junctiongalliumarsenidepanelunderthreedifferentcoolingconditionswasinvestigatedinthispaper.Theexperimentalresultsshowthat,comparedwithheatpipecoolingtechnologyandwithoutcoolingtechnology,“heatpipe+thermoelectric”utilizescomprehe

5、nsivelyphotovoltaicandthermalpowergenerationtechnology,reduceseffectivelytemperatureofsolarcellsandimprovestheconversionefficiencyofsolarcells,andtheconversionefficiencyincreasesupto32%.Keywords:concentrating;solarcells;efficiency；gravityheatpipe;thermoelectric中图分类号：TM615文献标识码：A文章编号：采用聚光的

6、方法，可以使太阳能电池表面接受太阳的辐照强度增强200-1000倍，提高太阳能电池单位面积的输出功率[1]，大大降低光伏发电的成本[2，3]，具有很好的应用前景。但采用聚光的方法面临着一个严重的问题，太阳能聚焦后照射到太阳能电池表面，会使电池的温度升高，进而导致电池效率降低[4,5]，而且聚焦倍数越大这种影响越明显。因此，为了提高太阳能电池的效率，在聚光条件下对太阳能电池进行冷却具有很大的实际意义[6]。目前，常用的太阳能电池冷却技术为：风冷却技术和水冷却技术。但是风冷却技术的冷却效果有限；水冷却一般需要加水泵，有额外的功率损耗。热管技术[7]是一种新型的被动式冷却技术，

7、能够解决现有冷却系统存在的问题，并且非常适合聚光条件下太阳能电池的冷却[8]；温差发电技术利用塞贝克效应可以直接将热能转化为电能[9]，也是太阳能光热发电技术的一种，更能有效地利用太阳光[10]。本文基于热管和温差发电技术建立了聚光条件下太阳能电池冷却系统，通过热管导出电池板热量，降低电池板的温度，提高太阳能电池光伏发电效率。同时，温差发电模块提取电池板的热量，进一步降低电池板温度，并将热量转换为电能。这样，不仅利用了太阳能电池的光伏效应，而且利用了太阳能电池的光热效应，有效地提高了太阳能电池的转换效率。1实验装置与实验过程实