聚光时提高太阳能电池效率实验研究.doc

聚光时提高太阳能电池效率的实验研究 高金辉，程 静 （河南师范大学物理与信息工程学院，河南省光伏材料重点实验室，河南 新乡 453007） 摘要：为了能够更有效地提高聚光条件下太阳能电池的转换效率，在重力热管和温差发电模块的基础上，建立了一种通过利用热管的高效传热性能和良好的均温性导出电池板的热量，同时利用温差发电模块将太阳能电池板的余热转化为电能的新型太阳能电池冷却系统，并且分别对三种不同冷却方式下三接面砷化镓电池板的性能进行了实验研究。实验结果表明，与“热管”冷却技术、不冷却技术相比，“热管+温差发电”冷却技术综合利用了光伏与光热发电技术，有效地降低了太阳能电池的温度，较好地提高了电池板转换效率，并且使电池板的转换效率高达32%。 关键词：聚光；太阳能电池；效率；重力热管；温差发电 Experimental investigation on improving the efficiency of concentrating solar cells GAO Jin-hui，CHENG Jing (College of Physics and Information Engineering, He Nan Normal University, Henan Key Laboratory of photovoltaic material, Xin Xiang 453007, China) Abstract: In order to improve the conversion efficiency of concentrating solar cells, based on gravity heat pipe and thermoelectric module, the paper established a new solar cell cooling system which can dissipate heat by gravity heat pipe with effective heat transfer and good temperature uniformity performance and transform waste heat of panel into electricity by thermoelectric module, in addition, the performance of triple-junction gallium arsenide panel under three different cooling conditions was investigated in this paper.The experimental results show that, compared with heat pipe cooling technology and without cooling technology, “heat pipe +thermoelectric” utilizes comprehensively photovoltaic and thermal power generation technology, reduces effectively temperature of solar cells and improves the conversion efficiency of solar cells, and the conversion efficiency increases up to 32%. Keywords: concentrating; solar cells; efficiency；gravity heat pipe; thermoelectric 中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号： 采用聚光的方法，可以使太阳能电池表面接受太阳的辐照强度增强200-1000倍，提高太阳能电池单位面积的输出功率[1]，大大降低光伏发电的成本[2，3]，具有很好的应用前景。但采用聚光的方法面临着一个严重的问题，太阳能聚焦后照射到太阳能电池表面，会使电池的温度升高，进而导致电池效率降低[4,5]，而且聚焦倍数越大这种影响越明显。因此，为了提高太阳能电池的效率，在聚光条件下对太阳能电池进行冷却具有很大的实际意义[6]。 目前，常用的太阳能电池冷却技术为：风冷却技术和水冷却技术。但是风冷却技术的冷却效果有限；水冷却一般需要加水泵，有额外的功率损耗。热管技术[7]是一种新型的被动式冷却技术，能够解决现有冷却系统存在的问题，并且非常适合聚光条件下太阳能电池的冷却[8]；温差发电技术利用塞贝克效应可以直接将热能转化为电能[9]，也是太阳能光热发电技术的