光强及温度对太阳电池输出性能的影响

航天器太阳电池在极端服役条件下的电输出性能直接决定航天器在轨安全性,采用实验测量与数值模拟相结合的方法研究太阳电池在不同光强、大温差(20~160℃)及不同辐照面积下的电输出特性,同时利用PC1D与COMSOL Multiphysics软件对相同辐照条件下太阳电池的电输出特性和电子、空穴浓度演化过程进行数值模拟。结果表明:相同温度条件下,太阳电池光生电流值、负载两端电压及流经负载的电流均随光强的增加而升高;相同光照强度条件下,太阳电池正向电流密度随温度的升高而增大,负载两端电压与流经负载的电流随温度升高而降低;数值模拟结果从微观层面验证了实验结果的可靠性。

蓄冷降温式太阳电池组件的实验研究

根据太阳电池温度特性,研究通过工程热物理途径来提高太阳电池光电转换效率的方法,开发出新型蓄冷降温式太阳电池组件,利用夜间大气自然冷量吸收太阳电池热量,降低其工作温度。室外试验于07年10月～08年11月在广州地区进行,测试分析了该组件及对照组平板式太阳电池组件的温度—电能输出及转换效率特性。结果表明:与平板式组件相比,蓄冷降温式太阳电池组件工作温度大大降低,效率相应提高。蓄冷降温式组件最大温降达26.5℃,瞬时电能输出相对提高18%,全天电能输出增长14%以上。

基于PVsyst的太阳能光伏电池电气特性的仿真研究

在不同辐照强度和光伏电池温度、有无旁路二极管条件下,利用光伏软件PVsyst对多晶硅光伏电池组件及其单体电池的反向特性进行了研究,对不同旁路二极管数量、局部电池不同阴影率条件下的光伏组件输出特性进行了仿真。基于辐照强度、电池温度、旁路二极管对光伏组件及其电池反向特性的影响,对旁路二极管和局部电池阴影率对光伏组件发电性能的影响进行了分析。研究结果表明:当光伏电池加反向恒定电压时,随辐照强度、电池温度升高,流过电池的电流逐渐升高;当无旁路二极管的光伏组件加反向电压时,随反向电压升高,电流升高缓慢,当带旁路二极管的光伏组件加反向电压时,旁路二极管导通,电流急剧升高;当光伏组件局部电池被遮挡时随旁路二极管数量增加,光伏组件功率损失逐渐减小,当光伏组件无旁路二极管时随光伏组件局部电池阴影率升高,光伏组件输出功率持续下降。

激光辐照单结砷化镓光伏电池的输出特性

选取单结砷化镓光伏电池和工作波长为808 nm的半导体激光器,开展激光无线能量传输的研究,实验测试了光伏电池性能参数与激光功率和电池温度的关系。结果表明,光伏电池效率随激光功率的增大呈单峰曲线,激光平均功率密度为67.5 mW/cm^2时效率最大为49.7%。温度升高,开路电压线性下降,从而导致效率线性降低。激光功率越大,开路电压和效率的温度系数越小。

太阳能光伏电池工程用数学模型的研究

针对光伏电池基本解析式在运用中存在较多参数难以确定的问题,根据光伏电池物理模型的外部输出特性建立了2类适用于工程计算用的数学模型,并利用矩阵实验室(Matrix Laboratory,MATLAB)软件构建仿真模型。仿真结果显示:环境温度越低或光照强度越大,光伏电池的输出电流和输出功率越大,与理论分析结果基本一致。将2类模型的输出特性与实际输出特性作比较,发现模型二准确性更优,且移植性高、模型参数较少易于建模。

空冷型质子交换膜燃料电池实验研究

对实验室自制的空冷型质子交换膜燃料电池(PEMFC)在不同工况时的稳定性、负载阶跃响应、单体电池电压分布以及表面温度分布开展了实验研究。实验结果表明:定期阳极排气可维持空冷型PEMFC长时间稳定运行;大负载条件下,单体电池电压分布均匀性降低,呈现两边高、中间低的现象;电池组温度分布与单体电池电压分布具有一致性。该工作对于空冷型PEMFC性能研究以及燃料电池系统效率提升具有一定的指导和参考价值。

温度对CIGS太阳电池输出特性的影响

温度特性是太阳电池的一个重要特征,本文研究了Cu(In,Ga)Se_2(CIGS)薄膜太阳电池的输出特性随温度变化(120~260 K))的规律。发现,随着温度升高,开路电压Voc明显降低,温度系数为-1.08m V/K,短路电流Isc小幅升高,温度系数为0.01401 m A/K。这是因为:随着温度上升,禁带宽度下降,暗电流增加,造成开路电压的降低;更多的光生载流子被激发,串联电阻有所下降,使得短路电流增加。两者共同作用,电池效率有所下降。

质子交换膜燃料电池系统运行特性

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种高效、零污染的发电技术,能够将氢气的化学能通过电化学反应直接转化为电能,在家用热电联产、备用电源、新能源汽车等领域具有广阔的应用前景。电池堆是PEMFC系统的核心部件,系统结构及集成工艺对燃料电池堆性能影响显著。本文针对PEMFC系统结构、气路子系统、增湿子系统、热管理子系统、控制子系统分别进行了阐述,并实验测试了自消耗情况以及系统启动温度、系统稳定运行温度等因素变化时电池堆的电流-电压曲线,获得了PEMFC性能变化规律。实验结果表明:PEMFC系统的启动温度和稳定运行温度对电池性能有较为显著的影响,当系统启动温度约为25℃、稳定运行温度为50~60℃时,电池堆性能达到最优值。该结论可为优化质子交换膜燃料电池堆性能、提高电池系统运行稳定性提供依据。

光强和温度对多结太阳电池的影响研究

基于模拟太阳光源的方法,在室内研究了在不同光照强度、不同工作温度下GaAs多结太阳电池的输出特性。通过实验得出:随着光源辐照强度的增加,太阳电池的特性参数:短路电流ISC线性增加,开路电压VOC对数增加,最大输出功率Pm线性增加,光电转换效率η随聚光比增加到一定程度后减小。对比分析了光强和温度对电池输出特性的影响,数据结果表明在温度对开路电压的负影响比较显著,-7.4 mV/℃,光强比对短路电流的正影响比较显著,0.013 4 mA/几何聚光比。综合来讲,在高倍聚光条件下,温度对太阳电池输出特性的影响较大,实际工作中需要采用散热设施。

太阳能光伏电池发电性能影响因子研究

以光伏系统模拟软件为平台,利用PVsyst仿真软件对在旁路二极管不同数量、局部电池不同遮挡率情况下模拟仿真光伏组件输出特性。并通过光伏发电供暖实验系统,在自然环境和恒阻发热负荷条件下,分析研究光伏电池本身温度对发电性能的影响。

菲涅耳聚光系统下砷化镓电池输出特性研究

对理论聚光比为676的菲涅耳聚光系统下单片砷化镓太阳电池及由六片砷化镓电池的串联组件的输出特性进行分析。建立三结砷化镓电池输出特性的单指数数学模型,并与实验进行了对比。理论计算与实验吻合较好,误差在7.6%以内。实验结果表明,在相同理论聚光比下,单片电池系统能流聚光比为390,六片电池组件系统能流聚光比为281;聚光后单片电池的短路电流与峰值功率分别放大322倍与316倍,六片电池组件系统的短路电流与峰值功率分别放大275倍与272倍;电池表面能流密度为0.321MW/m2时电池的输出功率达到最大,电池表面温度高于323K将影响其工作稳定性;聚光系统的透射率每增加0.01系统效率升高约0.227%。全天累积直射辐照度为17.212MJ/m2条件下测得单片电池全天发电量为0.015kW.h,六片电池串联组件的全天发电量为0.076kW.h。