基于线聚焦菲涅耳透镜的空间聚光光伏系统特性的实验研究-论文.pdf

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1、第35卷第8期宇航学报Vo1．35No．82014年8月JournalofAstronauticsAugust2014基于线聚焦菲涅耳透镜的空间聚光光伏系统特性的实验研究杨淑利，刘志全，濮海玲(中国空间技术研究院总体部，北京100094)摘要：对线聚焦菲涅耳透镜的空间聚光光伏系统的特性开展了实验研究，以期解决工程设计时多参数合理匹配和选择的问题。通过研制由菲涅耳透镜一单晶硅太阳电池光伏组件、太阳模拟器和测试设备组成的实验装置，开展了菲涅耳透镜失焦距离、聚光比和太阳电池短路电流、开路电压、最佳功率、填充因子、效率、温度等之间的关系以及不同失焦距离和不同太阳光线横向偏角对聚焦宽度的影

2、响的实验测试和实验分析工作。研究结果表明：聚光太阳电池性能随短路电流和最佳功率的提高而提高，短路电流和最佳功率分别随聚光比的增加而近似呈线性增大，开路电压基本不随聚光比变化；失焦距离变化引起透镜聚焦宽度变化，进而影响电池表面辐射强度和有效聚光比，应控制失焦距离在可允许范围内；太阳电池串联电阻对聚光太阳电池工作性能存在不利影响，需尽可能选择低串联内阻、高填充因子的太阳电池；应保证聚光太阳电池具有良好的散热条件；太阳光线横向偏角会导致聚焦宽度变大、聚光比减小，并使聚焦光线偏离太阳电池，应控制横向偏角在规定范围内。研究结果为线聚焦菲涅耳透镜空间聚光光伏系统工程设计提供了技术支持。关键词

3、：聚光光伏系统；线聚焦菲涅耳透镜；聚光比；失焦距离；聚焦宽度中图分类号：V423文献标识码：A文章编号：1000—1328(2014)08-0969-08DOI：10．3873／j．issn．1000—1328．2014．08．015ExperimentalResearchonCharacteristicsofSpaceCOncentratingPhotovoltaicSystemBasedonLinearFocusingFresnelLensYANGShu-li，LIUZhi-quan，PUHai—ling(InstituteofSpacecraftSystemEngineer

4、ing，ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)Abstract：TheexperimentalresearchiscarriedouttotestifytheperformanceofspaceconcentratingphotovoltaicsystembasedonlinearfocusingFresnellens．TheexperimentalsystemiscomposedofFresnellens-siliconcellmodule，solarsimulator，testdevices，andSOon．Bas

5、edonthisplatform，theinteractionalrelationshipsamongdefocusingdistance，concentratedratio，shortcircuitcurrent，open—circuitvoltage，maximumpoweroutput，thefillfactor(C)，eficiency，temperatureofcellandsubstratestructure，andeffectoftransversetrackingerorsontargetwidtharetestedandanalyzed．Theresultssh

6、owthattheperformanceimprovementofconcentratingphotovohaicsystemmainlyresultsfromtheincreaseofshort—circuitcurrentandmaximumpoweroutput。andbothincreaselinearlywiththeincreaseofconcentratedratio．whiletheopen—circuitvoltageisalmostunchanged．Defocusingdistancemakeschangesoftargetwidth，whichfurthe

7、rinfluencesthecellsurface’sradiationstrengthandeffectiveconcentratedratio．Theseriesresistanceisadisadvantageousfactorfortheperformanceofconcentratingsolarcell，SOweneedtoselectsolarcellwithlowerseriesresistanceandhigherC，andsolarcellwithgoodra