槽式聚光太阳能系统太阳电池阵列(20180724122657).pdf-solarbe文库

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本文由ｗａｎｇｙ９８５贡献ｐｄｆ文档可能在ＷＡＰ端浏览体验不佳。建议您优先选择ＴＸＴ，或下载源文件到本机查看。第２９卷１２期第２００８年１２月半导体学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＳＶｏｌ．２９．１２ＮｏＤｅｃ．，２００８徐永锋１李１，２，王六玲１明何建华１张兴华１王云峰１明１项（１云南师范大学物理与电子信息学院，昆明６５００９２）（２云南师范大学太阳能研究所，昆明６５００９２）１引言３国家高技术研究发展计划（批准号２００６ＡＡ０５Ｚ４１０），国家基础研究发展规划计划前期研究专项（批准号２００７ＣＢ２１６４０５），云南省自然科学基金重点资助项目（批准号２００７Ｃ００１６Ｚ，２００５Ｅ００３１Ｍ）及教育部出国留学回国人员基金资助项目通信作者．Ｅｍａｉｌｌｍｄｏｃｙｎ＠ｐｕｂｌｉｃ．ｋｍ．ｙｎ．ｃｎ２００８２０６２１４收到，２００８２０７２１５定稿 Ζ ２００８中国电子学会目前，开发利用太阳能已成为世界各国可持续发展的主要战略决策，但是，太阳能量的分散性却成为利用太阳能的主要障碍［１］．采用聚光方法，几倍乃至几百倍地提高太阳能辐射功率密度，以提高单位面积太阳电池的输出功率，降低光伏发电成本，具有较好的应用前景［２］．国际上，２０世纪７０年代末至８０年代初，美国ＭＩＴ的Ｈｅｎｄｉｒｅ及美国Ｂｒｏｗｎ大学的Ｒｕｓｓｅｌｌ教授最先涉及光伏与光热的研究［３，４］；１９９５年挪威学者对ＰＶ／［５，６］Ｔ系统进行了实验研究；而希腊学者于２００２年对［７，８］ＰＶ／Ｔ系统进行了实验研究，较为详细地报道了用水或用空气作为太阳电池板冷却工质时，系统的供电与供热特性；澳大利亚国立大学可再生能源研究中心采用８０个槽式抛物面跟踪太阳反射镜系统，聚２２倍光作用于太阳电池板，此时电池的效率达到２２％以上，在同等功率输出条件下，采用槽式抛物面聚光太阳能光伏发电的成本仅为非聚光平板太阳能光伏发电成本的６０％，该大学在２００４年对槽式聚光系统在热电联供方面做了较系统的研究［９］．目前国内只是对单片常规电池进行实验和模拟计算研究，并没有相关的实验研究．因此本文基于槽式聚光太阳能系统，汇集高密度太阳能对单晶硅电池阵列，多晶硅电池阵列，空间太阳电池阵列，砷化镓电池阵列进行实验研究，根据太阳电池阵列的特性曲线分析电池性能，找出影响电池阵列输出特性的因素，并分析了不同光照情况下的Ｉ２Ｖ曲线．摘要基于槽式聚光太阳能系统分别对单晶硅电池阵列，多晶硅电池阵列，空间太阳电池阵列和砷化镓电池阵列进行测试实验．结果表明，聚光后，前３种电池阵列的Ｉ２Ｖ曲线都趋于直线，输出功率急剧减少，系统效率下降较快．而砷化镓电池阵列有较好的Ｉ２Ｖ曲线，其效率由聚光前的２３１６６％增加到２６１５０％，理论聚光比为１６１９２时，输出功率放大１１１２倍，聚光光伏系统中可采用砷化镓电池阵列以提高效率．砷化镓电池阵列Ｐｍ，Ｆ和 η的温度系数分别为－０１１２Ｗ／Ｋ，０１１０％／Ｋ和Ｆ－０１２１％／Ｋ，为避免温度的影响须采用强制冷却方式保证电池效率，同时对外供热．研究表明，１０片单晶硅电池串联阵列最佳工作时的理论聚光比为４１２３；１６片空间太阳电池串联阵列最佳工作时的理论聚光比为８１４６．研究工作对提高槽式聚光系统效率和大规模利用聚光光伏发电提供了依据．关键词聚光太阳能系统；输出功率；填充因子；温度系数ＥＥＡＣＣ８２３０Ｇ；８２５０；８４２０中图分类号ＴＮ３０４文献标识码Ａ文章编号０２５３２４１７７（２００８）１２２２４２１２０６槽式聚光太阳能系统太阳电池阵列３２实验ｅｎｅｇｙｓｙｓｔｅｍ为保证电池效率及防止电池温度过高，采用冷却方法，控制冷却流体的流速来调节电池的温度，同时得到热能．研究工作对槽式聚光太阳能系统进一步优化提供依据．ｐａｇｅ１槽式聚光太阳能系统集热装置如图１所示，采用结构简单，跟踪方便，应用最广泛的槽式抛物面反射聚光器，集热器内腔体为纯铝型材，内腔体与外腔体之间用保温层隔开，太阳电池由导热绝缘胶贴在集热器下表面．太阳光由镜面反射汇集在电池上，成倍增加单位面积电池的输出功率，通过背面圆形管道中的水强制冷却电池温度，热水流出导管后被存储起来对外供热．在聚光条件下，太阳电池阵列输出电功率，同时得到热能，系统可实现热电联供．图１槽式聚光太阳能系统集热装置图Ｆｉｇ．１Ｄｉａｇｒａｍｏｆｃｏｌｌｅｃｔｏｒｏｆｔｈｅｔｒｏｕｇｈｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇｓｏｌａｒ２４２２表１聚光前后不同波长光子转化的电流半导体学报表３聚光前后不同种类电池阵列的参数第２９卷Ｔａｂｌｅ１Ｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｎｓｌａｔｅｄｂｙｐｈｏｔｏｎｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓ波长／ｎｍ４８８５１４．５６３２．８９０４．０１０６４．０Ｔａｂｌｅ３Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｅｌｌａｒｒａｙｓ电池的参数ＦＦ／％普通光强下光子转化的电流／μＡ１４５７５０３５２７１９９３６聚光光强下光子转化的电流／μＡ１４１５７７５１１３６０２８０２０４７２２光强普通光强聚光光强普通光强聚光光强普通光强聚光光强普通光强聚光光强单晶硅电多晶硅电池阵列池阵列５９．２２２５．６０７．５１．７７３．８９８８９．１７９３０．８８２５５０．９９２０１４０．９０３３．９８７．６６１．１２６．５０３１９．５１５２０．９６３０５０．９８６７１空间太阳电池阵列７５．３４３６．２８１３．２８６．６７８．８２６５４４．３１６６０．４１９４２０．４３１８４砷化镓电池阵列７８．５２７３．７４２３．６６２６．５０１．３６３１１５．２６４０．０６６６７０．０８５９７η％／Ｐｍ／Ｗ总值３结果与分析３．１聚光光强的测定Ｒｓ／ Ω槽式抛物反射面由背面镀铝的玻璃热弯而成，实际采光面积为１４４０ｍｍ１４５０ｍｍ，理论聚光比为１６１９２倍．镜子厚度引起的光折射会导致部分光线偏离焦线，再加上热弯工艺的误差，会引起聚焦比的变化，因此对实际聚光光强的测量显得十分必要．本文采用激光功率计来测量光强，其光子接受器能接受５种不同波长的光子（４８８１０，５１４１５，６３２１８，９０４１０，１０６４１０ｎｍ）并将其转化成电流．让两个光子接受器同时分别在普通光强下和在槽式聚光系统的聚焦线上照射，测得的数据如表１所示．由上表数据，用Ｌａｇｅｒｒｅ插值法，对由４００～１１００ｎｍ波长的光子产生的相应电流数进行拟合，并对拟合曲线进行积分，得出总电流数．两种条件下的总电流数相比，得聚光后的平均光强为１０１２６９．３．２聚光前后太阳电池阵列的主要参数表２电池阵列的规格多晶硅电池阵列ｐａｇｅ２１１７７５１０对电池扩散层和基体载流子浓度的影响所引起的，可以用有效电阻Ｒｅｓ来表示．电池负载实际工作状态下的串联电阻可以用明暗特性曲线比较法，二次光照法等来测定．Ｔ１表示高光强下电池的工作温度，Ｔ２表示暗特性曲线法测得的电池温度．Ｖｏｃ１是电池在ｘ个太阳下的开路电压，Ｖｏ是正向特性曲线的开路电压．在ｘ个太阳下，晶硅电池的串联电阻Ｒｓ可用有效串联电阻Ｒｅｓ代替，由公式（２）和（３）求得［１１］Ｖｏ－Ｖｏｃ１ Δ Ｖｏｃ（２）Ｒｅｓ＝ Δ ＶｏｃＩｓｃｘｄＶｏｃ＝（Ｔ１－Ｔ２）ｄＴＩｓｃｘ（３）空间太阳电池是硅基电池中的一种，聚光后其串联电阻的计算方法和常规晶硅电池的计算方法一样．砷化镓电池的串联电阻可由公式（４）求得［１２］Ｒｓ＝Ｖｏ１－ＶｏｃＩｓｃ（４）所采用电池阵列的规格如表２所示．太阳电池阵列的参数在聚光前后是不同的，根据测量的Ｉｓｃ，ｏｃ和Ｉ２Ｖ曲线来确定电池聚光Ｖ前后的Ｒｓ，Ｆ和 η 非聚光情况下晶体硅太阳电Ｆ．池串联内阻的数值可以从一条定温的Ｉ２Ｖ曲线中获得［１０］ｍΦ －Ｉ２Ｖ２－Ｖ１ＡｋＴ１（１）Ｒｓ＝ｌｎｍΦ －Ｉ１ｑＩ２－Ｉ１Ｉ２－Ｉ１其中Ｒｓ为电池的串联内阻；Ａ为二极管理想因子；ｋ为玻尔兹曼常数；Ｔ为电池工作温度；ｑ为电子电荷常数；ｍ为光电转化系数；Φ为光照强度；Ｉ１，１为工作点Ｖ１的电流和电压；Ｉ２，２为工作点２的电流和电压．聚Ｖ光情况下，用一般计算方法获得的电池串联电阻，总是比聚光电池实际工作状态下的数值大．这是由于高光强Ｔａｂｌｅ２Ｓｔａｎｄａｒｄｏｆｃｅｌｌａｒｒａｙｓ空间太阳电池阵列７１６２１６Ｖｏ１是暗场下电池正向电流的大小与光照下电池的短路电流Ｉｓｃ相等时的正向电压．电池的填充因子和效率可由公式（５）和（６）求得ＦＦ＝ＰｍＶｏｃＩｓｃ η ＝ＰｍＡｔＰｉｎ（５）（６）单晶硅电池阵列１０３５５１．１０砷化镓电池阵列４０３０５面积／ｍｍ２片数连接方式串联串联串联串联其中ＦＦ为太阳电池的填充因子；η为电池效率；Ｐｍ为电池的最大输出功率；Ａｔ为包含栅线图形面积在内的太阳电池面积；Ｐｉｎ为单位面积入射光面积．Ｖｏｃ和Ｉｓｃ分别为太阳电池的开路电压和短路电流．据上述公式计算得到的数据如表３所示．由表３可知，聚光后所有电池阵列的ＦＦ都变小，Ｐｍ和Ｒｓ都增加．因为聚光后，太阳能量密度增加，电池中的光生载流子变多，电池的短路电流变大，同时引起电池温度升高，Ｒｓ增加，当Ｒｓ增加，电池的ＦＦ降低．聚光后，前３种晶硅电池阵列的ＦＦ和η下降较多，ＦＦ分别下降了３３１６２％，６１９２％和３９１０６％；η分别下降了５１７３％，６１５４％和６１６１％；在理论聚光比为１６１９２时，最大功率分别放大了２１３５，１１４６和５１０２倍．砷化镓电池阵列的ＦＦ由７８１５２％下降到７３１７４％，下降了４１７８％，叠层砷化镓电池的极限效率可以达到４０％左右［１３］，本系统采用砷化镓电池阵列聚光后效率增加了２１８４％，最大输出功率放大了１１１２倍．由表３可得，在第１２期徐永锋等槽式聚光太阳能系统太阳电池阵列２４２３同种聚光条件下，晶硅电池阵列的Ｒｓ越大，其输出功率会越小，并且η会ｐａｇｅ３越低．３．３不同光强下各种太阳电池阵列的Ｉ２Ｖ曲线Ｉ＝ＩＬ－Ｉ０｛ｅｘｐ［图３聚光光强下不同种类电池阵列的Ｉ２Ｖ曲线２是各种太阳电池在普通光强下的Ｉ２Ｖ曲线对图比图．在不聚光情况下，砷化镓电池阵列的Ｉ２Ｖ曲线最好，多晶硅电池阵列的Ｉ２Ｖ曲线最差．该种多晶硅太阳电池阵列的串联内阻大，在普通光强下其Ｉ２Ｖ曲线都接近直线，输出性能不高，若用在聚光太阳能系统中会影响系统的效率．对于太阳电池，自身的Ｉ２Ｖ曲线越接近矩形，则其ＦＦ和η会越高．因此ＦＦ和η的高低顺序依次是砷化镓电池阵列，空间太阳电池阵列，单晶硅电池阵列，多晶硅电池阵列，与表２计算值顺序相符．图３为聚光后各种太阳电池阵列的Ｉ２Ｖ曲线对比图．由图可知，晶硅电池阵列的Ｉ２Ｖ曲线都接近直线，而砷化镓电池阵列的Ｉ２Ｖ曲线图形与聚光前比变化不大，仍接近矩形．太阳电池阵列的Ｉ２Ｖ特性公式为Ｖ＋ＩＲｓｑ（Ｖ＋ＩＲｓ）］－１｝ｎＡＫＴＲｓｈ（７）Ｆｉｇ．３Ｉ２Ｖｃｕｒｖｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｅｌｌａｒｒａｙｓｉｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇｉｒｒａｄｉ２ａｎｃｅＦｉｇ．２Ｉ２Ｖｃｕｒｖｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｅｌｌａｒｒａｙｓｉｎｃｏｍｍｏｎｉｒｒａｄｉａｎｃｅ图２普通光强下不同种类电池阵列的Ｉ２Ｖ曲线（７）式可得电池阵列的输出功率公式为由Ｐｍ＝ＩＬ－ＩｎＡＫＴＩ（８）＋１－Ｉ２ＲｓｌｎＩ０ｑ其中ＩＬ为光生电流；Ｉ０为反向饱和电流；Ｉ为负载电流；Ｒｓ为电池的并联电阻；ｎ为太阳电池串联的片数．由（８）式可知当有大电流通过时，如果电池的串联内阻大，内阻上损失的功率多，则输出功率相应较小．晶硅电池阵列串联内阻大，聚光后其Ｐｍ上不去，ＦＦ和 η也急剧下降．另外由于抛物镜面的制造工艺精度和镜面厚度引起光强的不均匀性，对电池阵列的输出特性也有严重影响，为减小光强不均匀性的影响，尽量用自身内阻小和单片面积小的太阳电池．砷化镓电池阵列串联内阻小，其Ｐｍ，和η品质较高．ＦＦ由图２和３可知砷化镓电池阵列在聚光前后都保持好的Ｉ２Ｖ特性曲线，Ｉｓｃ由０１１５Ａ放大到１１８０Ａ，Ｖｏｃ由１２１５９Ｖ变为１１１５０Ｖ，略有下降．因为砷化镓材料具有带宽（Ｅｇ＝１１４３ｅＶ）与太阳光谱匹配良好，吸收系数大，抗辐射能力强，高温性能好等优点［１４］．砷化镓电池在阳光的激发下，其光生载流子属直接跃迁型，相应的吸收系数很大，砷化镓电池阵列的Ｉｓｃ会增大．聚光后太阳电池温度升高，而电池的Ｖｏｃ随温度的升高而降低，砷化镓电池阵列的Ｖｏｃ在聚光后会有所下降．为较好地开发利用聚光光伏发电系统，需找出聚光后晶硅电池阵列光伏发电系统最佳聚光比，因此，采用遮光方法进行实验研究．由图４可知，随着光强的增加，砷化镓电池阵列的Ｉ２Ｖ特性曲线图形始终保持不变，Ｉｓｃ随着光强的增加逐渐增加，最大功率点逐步升高．单片晶硅电池可以工作在１０～２０倍太阳下，但聚光光伏发电系统中电池阵列由许多单片电池组成，阵列的整体内阻比单片电池的内阻要大，因此研究电池阵列的最佳聚光比具有较高的实用价值．从图５和８可以看出，在０１２５倍聚光光强（理论聚光比为４１２３）下，该种单晶硅电池阵列有较好的Ｉ２Ｖ曲线，且在此聚光倍数下，其效率最高，为５１６７％．由图６可知，在０１５倍聚光光强（理论聚光比为８１４６）下，该种空间太阳电池阵列有较好的输出特性，由图８可知空间太阳电池阵列的效率随着光强的增加先增加然后减小，在０１５倍聚光光强时达到最大值为８１６６％．Ｆｉｇ．４Ｉ２ＶｃｕｒｖｅｏｆＧａＡｓｃｅｌｌａｒｒａｙｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｒｒａｄｉａｎｃｅ图４不同聚光光强下砷化镓电池阵列的Ｉ２Ｖ曲线２４２４半导体学报第２９卷图９空间太阳电池阵列的Ｐｍ，ＦＦ和η随温度的变化ｐａｇｅ４Ｆｉｇ．９ＣｈａｎｇｅｏｆＰｍ，ＦＦａｎｄ η ｏｆｓｕｐｅｒｃｅｌｌａｒｒａｙａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ在该聚光太阳能系统中，１０片单晶硅电池串联阵列最佳工作时的理论聚光比为４１２３；１６片空间太阳电池串联阵列最佳工作时的理论聚光比为８１４６．由图７和图８可知，砷化镓电池阵列的ＦＦ随光强的变化不大，且其效率随光强的增加而增加，因此综合性能较好的砷化镓电池阵列是聚光光伏系统最优的选择．聚光后温度对电池的负面影响很大，Ｖｏｃ，ＦＦ和 η 均有负的温度系数．文献［２，１５，１６］已对常规晶硅电池在聚光条件下温度的影响作了研究，本文只对空间太阳电池阵列和砷化镓电池阵列进行温度实验．实验结果如图９和１０所示，聚光后，这两种电池的Ｐｍ，和ＦＦ η都随着温度升高而减少，空间太阳电池阵列Ｐｍ，ＦＦ和η的温度系数分别为－０１０７Ｗ／Ｋ，－０１００７％／Ｋ和－０１０１％／Ｋ；砷化镓电池阵列Ｐｍ，和 η的温度系数ＦＦ分别为－０１１２Ｗ／Ｋ，－０１１０％／Ｋ和－０１２１％／Ｋ．空间太阳电池用作空间卫星电源系统，其抗高温能力强，输出性能受温度影响小；砷化镓电池阵列的输出性能受温度的影响也不是很大，考虑其有较高效率，在聚光太阳能系统中，砷化镓电池阵列是较好的选择．为了高效率利用太阳能，必须采用换热系数高的工质对太阳电池阵列进行强制对流以提高电效率，并根据工质带来热量的品质进行热能的梯级利用．实验测试表明，采用空间太阳电池阵列后，系统的热效率为４２１０３％，由于砷化镓电池阵列是由５片串联，并未覆盖整个腔体，只能测得图１０砷化镓电池阵列的Ｐｍ，ＦＦ和η随温度的变化ｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓＦｉｇ．１０ＣｈａｎｇｅｏｆＰｍ，ＦＦａｎｄ ηｏｆＧａＡｓｃｅｌｌａｒｒａｙａｔｄｉｆｆｅｒ２第１２期徐永锋等槽式聚光太阳能系统太阳电池阵列２４２５电效率为２６１５０％，但是其内腔体和太空电池阵列的内腔体一样，测试条件也相同，若忽略两种电池导热系数的差别，则采用砷化镓电池阵列的太阳能聚光系统的太阳能利用效率可达到６８１５３％左右．．ＡｃｔａｓＥｎｅｒｇｙＳｏｌａｒｉｓＳｉｎｉｃａ，２００６，２７（１）１９（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［黄国ｔｏｒ华，施玉川，杨宏，等．常规太阳电池聚光特性实验．太阳能学报，２００６，２７（１）１９］［３］ＨｅｎｄｒｉｅＳＤ．Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ／ｔｈｅｒｍａｌｃｏｌｌｅｃｔｏｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏ２ｇｒａｍＦｉｎａｌＲｅｐｏｒｔＭＩＴ．ＮｅｗＹｏｒｋＬｉｎｃｏｌｎＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，１９８２［４］ＲｕｓｓｅｌｌＴ，ＢｅａｌｌＪ，ＬｏｆｅｒｓｋｉＪＪ，ｅｔａｌ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ／ｔｈｅｒｍａｌｃｏｌｌｅｃｔｏｒｐａｎｅｌｓｏｆｉｍｐｒｏｖｅｄｄｅｓｉｇｎ．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩＥＥＥＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＳｐｅｃｉａｌｉｓｔＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，１９８１［５］ＺｏｎｄａｇＨＡ，ＤｅｖｒｉｅｓＤＷ，ｖａｎＨｅｌｄｅｎＷＧＪ．Ｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆｄｉｆ２ｆｅｒｅｎｔｃｏｍｂｉｎｅｄＰＶ２ｔｈｅｒｍａｌｃｏｌｌｅｃｔｏｒｄｅｓｉｇｎｓ．ＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙ，２００３，７４２５３［６］ＳａｎｄｎｅｓＢ，ＰｅｋｓｔａｄＪ．Ａｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ／ｔｈｅｒｍａｌ（ＰＶ／Ｔ）ｃｏｌｌｅｃｔｏｒｗｉｔｈｐｏｌｙｍｅｒａｂｓｏｒｂｅｒｐｌａｔｅ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ．ＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙ，２００２，７２６３［７］ＢｅｎｇｅｎｅＴ，ＬｏｖｖｉｋＯ．Ｍｏｄｅｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｎａｆｌａｔ２ｐｌａｔｅｓｏｌａｒｈｅａｔｃｏｌｌｅｃｔｏｒｗｉｔｈｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ．ＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙ，１９９５，５５４５３［８］ＴｒｉｐａｎａｇｎｏｓｔｏｐｏｕｌｏｕｓＹ，ＮｏｕｓｉｓＴ，ＳｏｕｌｉｓｔｓＭ．Ｈｙｂｒｉｄｐｈｏｔｏ２ｖｏｌｔａｉｃ／ｔｈｅｒｍａｌｓｏｌａｒｓｙｓｔｅｍｓ．ＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙ，２０００，７２２１７［９］ＣｏｖｅｎｔｒｙＪ．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ／ｔｈｅｒｍａｌｓｏｌａｒｃｏｌｌｅｃｔｏｒ．ＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙ，２００５，７８２１１［１０］ＥＬ２ＡｄｗｉＭＫ，Ａｌ２ＮｕａｉｍＩＡ．ＡｍｅｔｈｏｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｅｒｉｅｓｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｆｒｏｍａｓｉｎｇｌｅＩ２Ｖｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅｃｏｎｓｉｄ２ｅｒｉｎｇｉｔｓｓｈｕｎｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈ．Ｖａｃｕｕｍ，２００１，６４（１）３３［１１］ＺｈａｏＦｕｘｉｎ，ＷｅｉＹａｎｚｈａｎｇ．Ｓｏｌａｒｃｅｌｌａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．ＢｅｉｊｉｎｇＮａｔｉｏｎａｌＤｅｆｅｎｃｅＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓ，１９８５３２７（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［赵富鑫，魏言章．太阳电池及其应用．北京国防工业出版社，１９８５３２７］［１２］ＲｏｈａｔｇｉＡ，ＤａｖｉｓＪＲ，ＨｏｐｋｉｎｅＲＨ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｐａｇｅ５ｔｉｔａｎｉｕｍ，ｃｏｐｐｅｒａｎｄｉｒｏｎｏｎｓｉｌｉｃｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ．ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＥｌｅｃｔｒｏｎ，１９８０，２３４１５［１３］ＺａｈｌｅｒＭ，ＭｏｒｒａｌＦＩ，ＡｈｎＣＧ，ｅｔａｌ．Ｗａｆｅｒｂｏｎｄｉｎｇａｎｄｌａｙｅｒｔｒａｎｓｆｅｒｐｒｏｃｅｓｓｅｓｆｏｒｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ．ＮＣＰＶａｎｄＳｏｌａｒＰｒｏｇｒａｍＲｅｖｉｅｗＭｅｅｔｉｎｇ，２００３７２３［１４］Ｂｉａｏ，ＸｉａｎｇＸｉａｎｂｉ，ＹｏｕＺｈｉｐｕ，ｅｔａｌ．ＨｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙＬｉＡｌｘＧａ１－ｘＡｓｓｏｌａｒｃｅｌｌｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎａｎｄａｎｎｅａｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔ．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，１９９５，１６（１０）７４１（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［李标，向贤碧，游志朴，等．高效ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ太阳电池的研制及辐照效应．半导体学报，１９９５，１６（１０）７４１］［１５］ＷｕＹｕｔｉｎｇ，ＺｈｕＨｏｎｇｙｅ，ＲｅｎＪｉａｎｘｕｎ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｔｈｅｒ２ｍａｌａｎｄｐｏｗｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｉｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．ＡｃｔａＥｎｅｒｇｙＳｏｌａｒｉｓＳｉｎｉｃａ，２００４，２５（３）３３７（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［吴玉庭，朱宏晔，任建勋，等．聚光条件下太阳电池的热电特性分析．太阳能学报，２００４，２５（３）３３７］［１６］ＹｕａｎＪｉｎｓｈｅ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｓｉｌｉｃｏｎｃｅｌｌｓｗｉｔｈｓｏｌａｒｂｏｏｓｔｅｒ．ＡｃｔａＥｎｅｒｇｙＳｏｌａｒｉｓＳｉｎｉｃａ，２００３，２４（２）２５３（ｉｎＣｈｉ２ｎｅｓｅ）［苑进社．常规晶硅太阳电池在低倍聚光条件下应用研究．太阳能学报，２００３，２４（２）２５３］４结论（１）基于槽式聚光太阳能系统，对单晶硅电池阵列，多晶硅电池阵列，空间太阳电池阵列，砷化镓电池阵列进行测试实验并分析，得知砷化镓电池阵列是理想的聚光光伏发电电池阵列；对电池阵列在不同光强下的研究表明，低倍聚光光伏发电系统中，可以采用单晶硅电池阵列和空间太阳电池阵列．（２）串联内阻的影响是聚光光伏发电系统的一大障碍，常规单片电池可以工作在１０～２０倍的太阳下，１０片单晶硅电池串联后却只能工作在４１２３倍的太阳下，再加上光强不均匀性的影响，因此在大规模聚光光伏发电系统中必须用自身内阻小和单片面积小的电池．（３）在聚光光伏发电系统中，温度对电池的输出特性影响巨大，采用强制冷却的方式保证电池效率的同时又对外供热．采用砷化镓电池阵列后系统太阳能的利用率达到６８１５３％左右，做到了高效合理的利用太阳能．（４）本实验通过对电池阵列在聚光后的特性研究，分析输出功率和效率的影响因素．研究工作对槽式聚光系统进一步优化提供依据，为聚光光伏发电提供较好的科学依据和参考．致谢本项目研究工作中，得到可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室，云南省＂十一五＂重点学科，云南师范大学创新团队等的帮助，在此表示感谢．参考文献［１］ＮｉｎｇＤｕｏ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｏｆｐａｒａｂｏｌｉｃｔｒｏｕｇｈｆｏｒｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｓｙｓ２ｔｅｍ．ＡｃｔａｓＥｎｅｒｇｙＳｏｌａｒｉｓＳｉｎｉｃａ，２００３，２４（５）６１６（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［宁铎．折面形抛物柱太阳能聚光器的研制．太阳能学报，２００３，２４（５）６１６］［２］ＨｕａｎｇＧｕｏｈｕａ，ＳｈｉＹｕｃｈｕａｎ，ＹａｎｇＨｏｎｇ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｗｉｔｈｌｏｗｃｏｎｃｅｎｔｒａ２２４２６半导体学报第２９卷３ＰｒｏｊｅｃｔｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＨｉｇｈＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＰｒｏｇｒａｍｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．２００６ＡＡ０５Ｚ４１０），ｔｈｅＥａｒｌｉｅｒＳｐｅｃｉａｌＲｅ２ｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒａｍｏｆｔｈｅＳｔａｔｅＫｅｙＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＰｒｏｇｒａｍｆｏｒＢａｓｉｃＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．２００７ＣＢ２１６４０５），ｔｈｅＫｅｙＰｒｏｇｒａｍｏｆｔｈｅＮａｔｕ２ｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＹｕｎｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ（Ｎｏｓ．２００７Ｃ００１６Ｚ，２００５Ｅ００３１Ｍ），ａｎｄｔｈｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎｆｏｒＲｅｔｕｒｎｅｄＳｃｈｏｌａｒｓＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅｍａｉｌｌｍｄｏｃｙｎ＠ｐｕｂｌｉｃ．ｋｍ．ｙｎ．ｃｎＲｅｃｅｉｖｅｄ１４Ｊｕｎｅ２００８，ｒｅｖｉｓｅｄｍａｎｕｓｃｒｉｐｔｒｅｃｅｉｖｅｄ１５Ｊｐａｇｅ６ｕｌｙ２００８ＡｂｓｔｒａｃｔＡｓｅｒｉｅｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗｏｒｋｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｏｎｅｗｉｔｈｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌａｒｒａｙ，ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌａｒｒａｙ，ｓｕ２ｐｅｒｃｅｌｌａｒｒａｙａｎｄＧａＡｓｃｅｌｌａｒｒａｙｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｔｒｏｕｇｈｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇｓｏｌａｒｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＩ２Ｖｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎ，ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎａｎｄｓｕｐｅｒｃｅｌｌａｒｒａｙｓａｒｅｂｅｅｌｉｎｅｉｎｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇｓｏｌａｒｉｒｒａｄｉａｎｃｅ，ｗｈｉｃｈｒｅｄｕｃｅｔｈｅｅｆｆｉ２ｃｉｅｎｃｙａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒ．ＨｏｗｅｖｅｒｔｈｅＩ２ＶｃｕｒｖｅｏｆＧａＡｓｃｅｌｌａｒｒａｙｉｓｖｅｒｙｇｏｏｄｉｎｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇｓｏｌａｒｉｒｒａｄｉ２ａｎｃｅ，ｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＧａＡｓｃｅｌｌａｒｒａｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｆｒｏｍ２３１６６％ｔｏ２６１５０％，ａｎｄｔｈｅｏｕｔｐｕｔｏｆＧａＡｓｍａｇｎｉｆｉｅｓ１２ｔｉｍｅｓ．ＳｏｉｔｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｆｔｈｅＧａＡｓｃｅｌｌｈａｓｂｅｅｎａｄｏｐｔｅｄｉｎｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇＰＶｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｅｆｆｉ２ｃｉｅｎｔｓｏｆＰｍ，ＦＦａｎｄ η ｏｆＧａＡｓｃｅｌｌａｒｒａｙａｒｅ－０１１２Ｗ／Ｋ，－０１１０％／Ｋ，ａｎｄ－０１２１％／Ｋ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｋｅｅｐｂｅｔｔｅｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｔｈｅｆｏｒｃｅｄｃｏｏｌｉｎｇｍｕｓｔｂｅａｐｐｌｉｅｄ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｈｅａｔｃａｎｂｅｅｎｒｅｃｏｖｅｒｅｄｆｏｒｕｓｉｎｇ．ＡｌｌｔｈｏｓｅｗｏｒｋａｒｅｂｅｎｅｆｉｔｓｔｏｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｙｉｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｒｏｕｇｈｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇｓｏｌａｒｓｙｓｔｅｍａｎｄｃｏｓｍｉｃａｌｌｙｍａｋｉｎｇｕｓｅｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇＰＶｓｙｓ２ｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇｓｏｌａｒｓｙｓｔｅｍ；ｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒ；ｆｉｌｌｆａｃｔｏｒ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔＥＥＡＣＣ８２３０Ｇ；８２５０；８４２０ＡｒｔｉｃｌｅＩＤ０２５３２４１７７（２００８）１２２２４２１２０６ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎＳｏｌａｒＣｅｌｌＡｒｒａｙｓｏｆＴｒｏｕｇｈＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇＳｏｌａｒＳｙｓｔｅｍ３ＸｕＹｏｎｇｆｅｎｇ，ＬｉＭｉｎｇ，ＷａｎｇＬｉｕｌｉｎｇ，ＨｅＪｉａｎｈｕａ，ＺｈａｎｇＸｉｎｇｈｕａ，１１ＷａｎｇＹｕｎｆｅｎｇ，ａｎｄＸｉａｎｇＭｉｎｇ１１，２，１１１（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＹｕｎｎａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５００９２，Ｃｈｉｎａ）（２ＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＹｕｎｎａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５００９２，Ｃｈｉｎａ）Ζ ２００８ＣｈｉｎｅｓｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ１ｐａｇｅ７