AM0光谱下三结太阳能电池的温度及聚光特性

基于目前广泛使用的单二极管等效电路模型建立三结太阳能电池的仿真模型.以Spectrolab公司的ITJ三结GaInP2/GaInAs/Ge太阳能电池为例,在AM0光谱下,采用黑体辐射理论计算得到各子结电池的短路电流密度,代入该仿真模型计算得到电压-负载电流密度曲线和电压-输出功率曲线.经过对比发现,理论计算结果与Spectrolab公司实验测试得到的ITJ三结太阳能电池的输出性能曲线结果相一致.基于该仿真模型及Spectrolab公司公布的各材料参数值可以计算得到太阳能电池工作在不同温度和聚光条件下的输出特性.从太阳能电池的开路电压来看,随着温度的升高,开路电压下降,而随着聚焦因子的增大,开路电压上升.从太阳能电池的光电转换效率来看,当聚焦因子从1增大到400时,电池转换效率上升,而聚焦因子进一步增大到1 000时,电池转换效率略有下降.结果表明:在温度为28℃、聚光因子为400左右时,ITJ三结太阳能电池在AM0光谱下的光电转换效率达到最大值30.88%.通过该仿真模型可以预测Spectrolab公司的ITJ三结太阳能电池工作在太空中各种环境下的输出性能参数,对空间飞行器的电源系统设计提供可靠数据支持.