两类太阳能电池-温差热电混合发电装置优

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1、两类太阳能电池学校编码：10384分类号密级学号：X2013222030UDC-温差热电混合发电装置优化性能的研究硕士学位论文两类太阳能电池-温差热电混合发电装置优化性能的研究Investigationontheoptimumperformancesoftwotypesofsolarcell-thermoelectrichybridpowerdevices林健林健指导教师：陈金灿教授指导教师专业名称：电子与通信工程论文提交日期：2016年月陈金灿论文答辩日期：2016年月厦门大学博硕士论文摘要库教授学

2、位授予日期：2016年月答辩委员会主席：评阅人：厦门大学2016年月厦门大学学位论文原创性声明本人呈交的学位论文是本人在导师指导下,独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考其他个人或集体已经发表的研究成果，均在文中以适当方式明确标明，并符合法律规范和《厦门大学研究生学术活动规范（试行）》。另外，该学位论文为（）课题（组）的研究成果，获得（）课题（组）经费或实验室的资助，在（）实验室完成。（请在以上括号内填写课题或课题组负责人或实验室名称，未有此项声明内容的，可以不作特别声明。）声明人（签名）：年月日厦

3、门大学博硕士论文摘要库厦门大学学位论文著作权使用声明本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文（包括纸质版和电子版），允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：（）1.经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。

4、（）2.不保密，适用上述授权。（请在以上相应括号内打“√”或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。）声明人（签名）：厦门大学博硕士论文摘要库年月日摘要能源是人类社会现代文明和经济发展的基础。随着能源危机和环境污染等社会问题的加剧，发展高效、新型且能够直接从太阳能或低品位废热中收集有用能的新能源技术成为现代科学技术发展的一个重要课题。加大太阳能电池及其混合能量系统的

5、研究力度，提高太阳能电池及其混合功率系统的能量转换效率，有效地开发利用太阳能等清洁能源是全人类的战略能源发展方向之一。本学位论文以现有的单晶硅和多晶硅太阳能电池、光子增强热离子发射型太阳能电池以及半导体温差热电发电器为基础，应用半导体物理、统计物理和非平衡态热力学等理论，深入探讨它们的性能特性，构建新颖的太阳能电池混合功率系统，优化设计系统的性能参数，从而建立相应的优化理论。主要的研究内容分为两部分。第一部分，利用热力学方法研究由光伏模块和热电模块组成的光伏-热电混合功率系统，导出混合系统的效率和功率

6、的一般表达式，揭示系统的优化性能特性，分析热电发电器的结构参数和光伏模块的运行条件对混合系统性能的影响，详细讨论在实际混合发电系统设计中相关的负载匹配的优化问题。与传统的光伏发电系统相比，光伏-热电混合功率系统具有增加功率输出、提高太阳能转换效率和减小低品位热量的排放等优点。所获得的结论可为一些实际光伏-热电混合功率系统的优化设计提供理论依据。第二部分，考虑实际系统中存在的多种传热损失，建立一类不可逆光增强热离子发射太阳能电池与温差热电发电器组合而成的混合发电系统模型。基于太阳能电池与温差热电发电器之

7、间的能量平衡方程，导出该混合系统输出功率和效率的表达式。通过数值计算，详细分析了光增热离子太阳能电池的面积、阴极半导厦门大学博硕士论文摘要库体材料的禁带宽度、电子亲和势以及温差热电发电器的无量纲电流对混合系统优化性能的影响，确定混合发电系统运行于最大效率下光增强热离子太阳能电池阴极材料的禁带宽度，电子亲和势,电池面积和温差热电发电器的无量纲电流的优化值。结果表明，采用混合发电系统，太阳能转换效率与工作于相同条件下的单一光增热离子太阳能电池的效率相比可提高约10%，而光增热离子太阳能电池阴极半导体材料禁

8、带宽度在最大效率下的优化值则比单一光增热离子太阳能电池I的小。所得结果可为实际光增强热离子太阳能电池混合发电系统的设计和优化运行提供理论依据。总之，本文获得了太阳能电池混合发电系统的主要性能参数的优化判据，所得的结论不仅丰富了太阳能电池新型混合发电器件的理论，而且可为一些实际太阳能混合发电系统的优化设计和实现最佳运行提供指导。对于实现能量的梯级利用，开发清洁可再生能源、减少环境污染等具有重要的意义。关键词：光伏电池；光增强热离子发射太阳能电池；温差热电发