聚光光伏电池的热平衡与冷却.pdf

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1、158电力与能源第32卷第2期2011年4月聚光光伏电池的热平衡与冷却荆、健(景德镇陶瓷学院材料科学与工程，江西景德镇333001)摘要：建立了聚光条件下光伏电池的热平衡方程及电学特性模型，利用模型对电池的输出特性进行了计算，根据计算结果对传热过程中的热阻及电池的串联内阻对电池的温度、光电转换效率及电能输出功率的影响进行了分析。分析结果表明：电池温度随聚光率的增加而升高，电池效率和输出功率随聚光率的增加先增后降，并存在一个最大输出功率；电池冷却过程的热阻越小、工作温度越低，光电转换效率越高、输出功率越大；电池本身串联内阻越大，电

2、池的效率越低、输出功率越4、。根据分析结果提出，要使硅电池在聚光条件下长期高效、稳定安全的运行，必须对电池进行适当的冷却，要尽可能减小电池的串联内阻。关键词：光伏电池；聚光率；传热热阻；输出特性；串联内阻中图分类号：TK513．I文献标志码：A文章编号：2095—1256(2011)O2一O158一O4TheEnergyBalanceandCoolingofSolarCellsinConcentrati0nSUNJian(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，JingdezhenCeram

3、icInstitute，Jingdezhen333001，China)Abstract：Amathematicalmodelofdescribingthethermalandpowercharacteristicofsiliconsolarcellsincon—centrationissetup，theoutputperformanceofthesiliconcellsarecalculatedbythenumericalanalysisap—proach，theeffectsoftheheattransferresistanc

4、eandseriesresistanceonthesiliconcelltemperature。efficien—cyandtheoutputpowerareanalyzed．Theresultsshowthatthecelltemperatureincreasesastheconcentra—tionratioincreases，efficiencyandelectricaloutputpowerofsiliconsolarcellincreasessharplyatthebegin—ningwithincreasingthe

5、concentrationratio，thendecreases8Sthelightintensityincreases．Thelowertheheattransferresistanceofsiliconsolarcellisdecreasing。thelowertemperatureofsolarcellandthehigherefficiencyandelectricaloutputpowerofsiliconsolarcel1．Theefficiencyofsiliconsolarcelldecreasesasthese

6、riesresist—anceincreases，theoutputpowerofthesiliconsolarcellbecomeslowandthereisainflexionwiththeincreaseoftheconcentrationration．So。itisnecessarytOreducetheseriesresistanceofsiliconsolarcellandcoolthesil—iconsolarcelltOkeepitoperatingsteadily，efficientlyandsafelyfor

7、alongtime．Keywords：solarcell；concentrationratio；heattransferresistance；outputperformance；seriesresistant聚光光伏发电采用便宜的聚光器来部分代替转换效率、电能输出功率影响进行分析，为聚光条昂贵的光伏电池，可充分利用光伏电池的光电转件下光伏电池冷却系统的设计与优化提供依据。换能力，降低光伏发电的成本。但是光伏电池工1热平衡方程作于高光强和大电流下温度会很快升高，导致电池的转换效率和输出性能的下降，因此对电池进目前，光伏电池的光电转

8、换效率一般在20行冷却是保证聚光电池高效稳定工作一个重要措以下，也就是说投射到电池表面上8O以上的太施。本文将根据聚光光伏发电系统的工作特点建阳能都不能转化成电能，只能转化成热能导致光立与能够反映光伏电池热、电特性的数学模型，并伏电池的工作温度升高、转换效率降低