AM0光譜下三結(jié)太陽能電池的溫度及聚光特性

【摘要】：基于目前廣泛使用的單二極管等效電路模型建立三結(jié)太陽能電池的仿真模型.以Spectrolab公司的ITJ三結(jié)GaInP2/GaInAs/Ge太陽能電池為例,在AM0光譜下,采用黑體輻射理論計算得到各子結(jié)電池的短路電流密度,代入該仿真模型計算得到電壓-負載電流密度曲線和電壓-輸出功率曲線.經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn),理論計算結(jié)果與Spectrolab公司實驗測試得到的ITJ三結(jié)太陽能電池的輸出性能曲線結(jié)果相一致.基于該仿真模型及Spectrolab公司公布的各材料參數(shù)值可以計算得到太陽能電池工作在不同溫度和聚光條件下的輸出特性.從太陽能電池的開路電壓來看,隨著溫度的升高,開路電壓下降,而隨著聚焦因子的增大,開路電壓上升.從太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率來看,當(dāng)聚焦因子從1增大到400時,電池轉(zhuǎn)換效率上升,而聚焦因子進一步增大到1 000時,電池轉(zhuǎn)換效率略有下降.結(jié)果表明:在溫度為28℃、聚光因子為400左右時,ITJ三結(jié)太陽能電池在AM0光譜下的光電轉(zhuǎn)換效率達到最大值30.88%.通過該仿真模型可以預(yù)測Spectrolab公司的ITJ三結(jié)太陽能電池工作在太空中各種環(huán)境下的輸出性能參數(shù),對空間飛行器的電源系統(tǒng)設(shè)計提供可靠數(shù)據(jù)支持. 【作者單位】： 上海電機學(xué)院電子工程系;上海電機學(xué)院計算機科學(xué)系;
【關(guān)鍵詞】： 三結(jié)太陽能電池 等效電路模型 黑體輻射 聚焦因子 溫度系數(shù)
【基金】：上海市教育委員會科研創(chuàng)新資助項目(14YZ162) 上海市高校青年教師培養(yǎng)資助計劃(14AZ20)
【分類號】：TM914.4
【正文快照】： 太陽能電池是利用半導(dǎo)體材料的光生伏特效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的一種光電器件,通常也被稱為光伏電池,大面積光伏應(yīng)用設(shè)備是以太陽能電池單元為基礎(chǔ)的[1].據(jù)國際能源組織估計,2014年世界光伏生產(chǎn)總量已經(jīng)超過150 GW,預(yù)計到2050年,光伏電池的發(fā)電量將會占到全球發(fā)電量的16%,從

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