三结砷化镓光伏电池电学特性的理论和实验分析

太阳能高倍聚光光伏发电系统(high concentration photovoltaic system,HCPV)将高效聚光光伏电池与聚光器利用组合在一起,具有较高的效率。针对三结聚光InGaP/lnGaAs/Ge叠层光伏电池具有较高效率且温度特性较好的特点,基于单二极管模型等效电路,建立了三结聚光InGaP/lnGaAs/Ge叠层光伏电池电学特性的数学模型,并在不同聚光倍数下(120、130、140和150倍),对三结砷化镓光伏电池的开路电压和电池效率进行了理论分析和计算,并与实验结果进行了对比。结果表明:三结砷化镓光伏电池开路电压和电池效率随着聚光比的逐步增大而增加,随着电池温度的增大而减小。实验结果与理论计算进行了对比,在相同电池温度下,开路电压和电池效率的误差分别为2.04%和8.4%。所建立的三结砷化镓光伏电池的数学模型,为研究其电学性能提供了一定的理论基础,可用来分析和讨论相关参数对高倍聚光式光伏系统性能的影响。

高聚光条件下砷化镓光伏电池特性的实验研究

设计并搭建了一种碟式聚光光伏发电系统,介绍了系统的结构,阐述了系统工作原理,并对其进行了户外实验研究。根据实验结果,该碟式聚光光伏系统的几何聚光倍数为150倍,其峰值功率为1.5315W/cm2,平均效率为26.58%,电池平均工作温度为46.875℃。太阳直接辐射强度和电池温度是影响三结砷化镓光伏电池性能的主要因素。与现有的单晶硅光伏电池片相比,三结砷化镓聚光光伏电池具有转换效率高、电学性能好等特点,所收集的电池温度、输出功率、效率等数据对碟式聚光光伏系统的进一步研究具有一定参考价值。

砷化镓光伏电池的激光光照特性研究

激光无线能量传输技术具有广阔的应用前景,而光伏电池的激光辐照特性是设计激光无线能量传输系统的重要依据。针对该问题,研究了激光功率与温度对光伏电池的影响,搭建了光伏电池激光辐照特性的实验测试平台,测量并分析了光伏电池输出特性随激光强度和电池温度的变化规律。结果表明,激光辐照条件下,激光强度一定时,短路电流随温度升高而降低;温度一定时,转换效率与填充因子随激光强度的增大呈现先增大后减小的趋势。该研究可为激光无线能量传输条件下的系统设计仿真以及激光辐照下光电电池的输出特性研究提供参考。

高倍聚光下三结砷化镓电池温度特性的实验研究

基于碟式聚光光伏发电系统,深入分析三结砷化镓光伏电池在高倍聚光下(100、125、150倍)的输出特性及开路电压温度系数的影响因素。研究结果表明:在高倍聚光作用下,三结砷化镓光伏电池开路电压的温度系数随聚光比的增大逐步变大,从100倍时的-5.15mV/℃,增长到150倍时的-4.57mV/℃,聚光比较小时的增幅大于聚光比较大时;电池效率的温度系数随聚光比的增大而增加,从100倍时的-0.437%/℃增加到150倍时的-0.291%/℃;电池功率的温度系数和填充因子的温度系数随系统聚光比的逐步增加而增大,分别从100倍时的-0.0280 W/℃和-0.01536/℃增加到150倍时的-0.0260 W/℃和-0.01502/℃。三结砷化镓光伏电池的温度系数明显小于一般的单晶硅光伏电池的温度系数。

两级聚光光伏系统中砷化镓电池特性的实验研究

针对一般聚光系统中光斑不均匀而导致电池性能下降的问题,设计并搭建了具有二级聚光器的碟式聚光光伏发电系统,介绍了系统的结构及工作原理,进行了户外实验。在相同聚光比条件下(150X),与单级聚光系统相比,三结砷化镓光伏电池的平均峰值功率为1.515 W/cm2,平均效率为29.29%,平均峰值功率和平均效率分别提高了23.32%和9.12%。