為探索以菲涅耳透鏡為聚光器的聚光光伏模組中,多結電池中心局部高輻射功率對短路電流的影響,測量菲涅耳透鏡的高亮度光斑直徑,并據(jù)此分別測試室內(nèi)不同局部光照面積下和戶外不同尺寸透鏡下的GaInP/GaInAs/Ge三結電池的短路電流,利用電路網(wǎng)絡模型分析實驗結果。結果表明,短路電流與局部聚光的面積無關;小尺寸菲涅耳透鏡聚焦下,沿光軸電流與輻射功率同步變化;透鏡尺寸增大到一定程度,電池中心局部承受過高輻射功率,電流受峰值隧穿電流限制,宏觀體現(xiàn)為焦平面處短路電流下降。電池放置在焦平面兩側,均可緩解局部高輻射功率,短路電流最高提升8.0%。 

【文章來源】：半導體光電. 2020年04期 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

菲涅耳透鏡的光斑示意圖

菲涅耳透鏡聚焦光斑呈高斯分布，實際模組中三結電池中心區(qū)域承受局部高輻射功率，可用局部光照的實驗手段來模擬透鏡聚焦，進而測試光電性能。測試平臺如圖2所示。將其按功能分為三部分：第一部分為光學系統(tǒng)，功能為提供所需的光照，出射均勻性良好的光斑，并調(diào)整光斑的直徑、光軸位置等；第二、三部分為溫度控制系統(tǒng)和測試系統(tǒng)。實驗采用尺寸為5mm×5mm的GaInP/GaInAs/Ge三結電池，利用中心開有正方形孔洞的硅片實現(xiàn)局部光照。按照1.1節(jié)的結論，光斑內(nèi)圈直徑最大約3.5mm，本實驗選用的開孔邊長為2,2.5,3和3.5mm。實驗時硅片置于電池正前方，電池表面接受光照的面積與硅片孔洞一致，以達到局部光照的效果。實驗結果如圖3所示，本文采用局部聚光倍數(shù)C來描述電池表面接收的光能，將其定義為電池接收的輻照度（光輻射功率/孔洞面積）與標準輻照度（103 W/m2）的比值。調(diào)整太陽模擬光源的功率，來保證不同光照面積通過相同的輻射功率，實驗采用8個梯度的輻射功率。實驗結果表明，輻射功率一定時，不同局部聚光倍數(shù)下短路電流基本相同，電流之間差別不超過1.35%，可認為短路電流與局部光照的面積無關，只受輻射功率的影響。本實驗局部聚光倍數(shù)C的最大值為813，因此在聚光倍數(shù)為813倍以內(nèi)，此三結電池的短路電流與輻射功率成正比。

實驗結果如圖3所示，本文采用局部聚光倍數(shù)C來描述電池表面接收的光能，將其定義為電池接收的輻照度（光輻射功率/孔洞面積）與標準輻照度（103 W/m2）的比值。調(diào)整太陽模擬光源的功率，來保證不同光照面積通過相同的輻射功率，實驗采用8個梯度的輻射功率。實驗結果表明，輻射功率一定時，不同局部聚光倍數(shù)下短路電流基本相同，電流之間差別不超過1.35%，可認為短路電流與局部光照的面積無關，只受輻射功率的影響。本實驗局部聚光倍數(shù)C的最大值為813，因此在聚光倍數(shù)為813倍以內(nèi)，此三結電池的短路電流與輻射功率成正比。1.3 戶外菲涅耳透鏡下短路電流測試

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Ⅲ-Ⅴ多結太陽電池隧道結模型的研究進展[J]. 陳帥,楊瑞霞,吳亞美.  微納電子技術. 2015(09)
[2]高倍聚光GaInP/InGaAs/Ge三結太陽電池研究[J]. 蔡建九,單智發(fā),張永,陳凱軒,林志偉,王向武.  半導體技術. 2013(04)

博士論文
[1]聚光多結太陽能電池的設計、制備及可靠性研究[D]. 宋明輝.華中科技大學 2012



本文編號：2936733