聚光太阳电池及系统集成技术.

1、聚光太阳电池及系统集成技术2研究内容棗光电池聚光專散热爰组件制建J4tHiliiiiHHIHH:HHIIH:ilttiHiiti:HiHH:i:：HiHH:il!Htii:：iiHHii：HHfciHi2iiifeilkC聚it系fct 设计皮聖F7X1传2.1模拟仿真设计O QsL先学樸炎：入射丸话 遗傥的进射模型 乜池的及射尢话 子电也尢強分布E亀学模型：光电传换 也池的童子妓準 电池的失配桢夫 屯池的榆出转性H热学««:光热电热负我、环境温屢、风速2.2聚光电池研制(EU.Eoarl) udGluoun。elqJ29<结构为 GalnP2/Ga I nAs/Ge

2、HI酒医处XJX4页寸的外延片代肾3英J通过轴础仃效地拧制住长温 廈.生长IE力.激流分竹. 里长®Irtf工艺条件 in川； K出晶体 1障性.T K參敌*5 匀件较丹想的外延加.V丿上电极減反射脏顶电池小电池底电池背电极材n折射率和烛反n I. r> I. rp L Vixr I. Jsc IS!. Xcl, XH1. Nd. Nbl. l-c!. l.blJpc:ik Vpcak. rsn2 rs2 rp2. Voc2, Jsc2S2 Xe2, Xb2. Ne2. Nb2. I>c2. Lb2Vpcuk. rsn3 rp3. Voc3. Jsc3S3. Xc3. X

3、b3 Nc3 Nb3. Lc3 Lb3-NoBSF/TJAWIh -WnmHjnanm30R400800 1200W3v»l«ngtti (nm>1600400600300100012001400160018002000vrsveiength (am|16 2040 W SO 100120140160180200jmn)16 64 116.H.-EU<E) aHUOQ waJJaoW)700m9006 4 2 (rcwt EEI (TOmiUeetlJOnm WAVlLENGTHiwn) miAJk 50m * iniAleh IXtar2001616Id/竺&

4、#39;、 ：6 4庐32心 V 二：16、TopCell Barati)-'50200与国外进口电池比较XI)800901WIOKl>811 TJ suidf 91 KWIi TJ 曲WAVlLtNG1Hism»咸反射膜的影响巴 N<LTHOI6600700MK)900ARC9Onm/-H>nmAKC9(>nm.45nmWAVH.ENGTHfnm)(>6()0700M»8 6 T 2vm>omloonkip win 25mmi<ip win 15amlop win 45nmWAVbl 卜WMg)心顶电池厚度的影响8二 Hz

5、YLmm60070080091X)1000top cell 5<X>nm lop cell 550nm lt>pccll6<X)viinWAVELENGTH(nm>：顶电池背场的影响5<MI61)0700MX)<XX)1000W/VIXI：NO IHimnllop BSI Mimnlop HSI-" 6lhwnlop BSF 90nxn中电池窗口层的影响 middle wh MininW A VLL ENG Til l.nm) middle win M>nm" middle win 12<)nm60创肘对射 反反反反 无

6、无片勺 -1-0-7一 SCSCMM501000300400500600700800900100011001200茨Z/ nm806040400600 800 1000WAVELENTH (nm)01200ZU电流失配屯流匹配电浪密度顶电池中电池顶电也中电池Jsc(mA/cm2)15.618.118.0I&1开珞电压Vbc(mV)1380105013801050填充因子FF0.921 0.8790.901 0.863效率()24.6 25.827.929.1BtJff结研究：通过严格控制課化沈量.生衣速率4长退度黑整V/1I1比.并釆用平 血播杂技术等拮施，来降低杂质的扩散。P型摟余剂

7、zn虽无强记忆效应，但容易扩散通 过生长层采用C代替Zn作为陵道结的掺杂，并以特殊的工艺条件.成功实现超薄髙摟 杂黴穿结.并有效抑制了相互扩散.200(yuj) Eio0 6005001000160020C02500)X)0VotM)«xn1V)18guM】IIa lunN(M .4i»«(ikiK»Q«2m电池的俎场电派与栅线河翹的侧效2河关糸訓"M.dli rcx«tK»：.M.cw<iRcX* LK bJ. H .twhcnwtw XKIMKCRcl机.*lKv二人机! WR«1 人UI.*.

8、M41I10EEWT功車捉失与榜找间定capn-CJaAx0.5 pinwinn*AllnP003”imemittern-GalnP0.1-0.3 pinbasep-GalnP0.4<1.5MmBSPpOalnRhigh Eg)0 05-0 l|ttuTJ；p*AIOaAs o 01 unTJ! n - OalnP:0 01 |unwin:n心InP 0 l|unemitter» n-<jalnA»J 0.1 *0.3iuaBASE;p-OalnAii:3.5|unBSF pXJalnP0.0?(unTJJ p*GaAs0 01pmaTJii GaiAs:0.0

9、1 (UUBuftex n-dalnAx-l Oyinwm! n-GalnP:0 2|ui>emitter1 n<fc-j 0 l|am jsubstrate P*Ge-i:170jun改逬萌丿r;的吊r效申8 8 820?UJ03XJO 4006006007008009001000；VAVELENGTH(nm)MOCVD外曽HBC沪.晋面- 划菩面电极«-I电爭- 正面电蕭离-一护申番统役域i护 匡择性膺饨惘子屋熬七q划片成旳测试t10tool»0.-介.：Vac (mVihe (mAA:ar»VM<mV)Im irwVkm2>m1.00

10、25S7I4.3S226Jl£63<1»4I*5742954I2MI.372574IlhKMOS2BM<XIU6.6629731S3US72S7SI4S3.7BUS2J35.10IX幻2W4I936.H22S7Il»MMas 1635.O*201.(JS30302JOS.SO23492740.72<17W34.?4VncimV)Jx ltnA/cm:)Vm imV)JmEM IXX)6OJ363SIOJXS8a?6616l62I3.B3如497.96M9a67.680.7M12746.53T221675.21492IS34.I70.62416i2

11、l52.57?26IHV2.M4 HOI7IQ.I20600J5.6S100150比比100100200250200290WK.lt102030<0500.0010. 00 2G 0C 30. 00 40. GO 50.00MAK豊尢比a?比比1001000聚光比2.3聚光器的设计与制造:-聚光器的硏制需要考虑由透镜导致在多结电池内祁和外部产生的两种损失.:前者是由于一腋实际的聚光器都存在色差，入射光透过透镜到达多结卷层电池后.导 致子电池的光电流不同，左随穿结相邻层产生了与结平行的电流.而且陸穿结相邻层 的方块电阻太大，阻碍了电流流动。导致的另外一种损失是：在电池中心十分高的光强引圮栅

12、线电流堵室.导致电池填充 因子降低根据项目需要，菲涅 尔透镜的尺寸为 120mmX 120mm 的正方 形.螺纹环环距 0 5mm速镜焦距 130mm,所甬硅胶的 折趙圣门巳41。单 片透镜共有蝮纹坏 170个.编制计算程 序.计聘得到每个螺 纹环的顶角a °菲涅尔透镜的技术参数如F：超白玻璃丿耳度32mm复合材料片度0.8mm焦距130mm 环距0.5mmM人光斑偏務：0.15mm 透镜巧曲度弓形时不大于0.5% 波形时不大丁0.3%透傥透过率a90%光斑形状：正方形2.4散热器的设计与制造咼溫影响光效率寿命低熔点坪缝开裂焊点脱落材料热老化元器件旳得I热设计押胡广讪加仃电r九岳仟铀

13、戍 I(1*境不塑过杯用:圧岛温股 元期忡折应力分析产品鮎 元件可剧tt叼人敢牛 效传导H1-LI 施加汕支（热流彳戒匕Jk?|成卓载务热血ii过Ml体结构传递达到热平衡对流体眦衣阳热淤附辐射辐射杆单兀（LINK31 >仅用含热翔射选项的衣血效应小尤（SURF 151 -2DtSURF 152-3D >I AUX12 P1成辐射矩阵.作为超单元參与热分析便用Radiosity求解器方法敵热问题涉及的环节 乩片PN絡到外延层 外廷层到封装基板封装秋板至冷却裝世再到空气散热模型1 *«l'' 'gCc.Q "it MTJIWI Ik映

14、3;d 2r* IhcFl Si*3«iI“ |«|Lil L«J接收器温度分祁空气流动模拟4$II«4ii 0.伽馆风速米益时环境温度与电池温度的关系当环境风速从0增大到6m/s时.对电池片的散热 效果极为明显电池温度从74.51 r下降到了 5084"C.卜降幅度高达31.77%；如果风速继续增大到40m/s电池的温度可冷却到45.080 町见.在我们所采用的散热方式卜.只需要普通的 门然风(2m/s-6m/s)就可以达到很好的散热效果。MH b4 «Gii s不同风速下的散热温度分布左图给出了环境温度为40C,风速2m s时，电

15、 池和敵热板上的温度分布.电池温度在549、 57C：右图给出了环境温度为40 C.风速6m s 时.电池和散热板上的温度分布电池温度在 48950匸。KH (rm»)环境温度4(rc时 风速与聚光电池温度的关系I左图为热像仪实测的做热板温度.右图为软件模拟的散热板温度透镜下结爲的原因是组件采用空封结构， 但在東些部位.由于工艺水平的限制无 法做到完全密封.使潮湿空气逐渐渗入组 件内.且无法散去，最后在菲涅尔透镜下 凝积。要做到完全密封工艺难度较大.因 而在组件外框采取通风设计.在外框两侧 各开3个通风口.使空气能在组件和周囲环 境自由流动.将组件内水汽排岀.从而避 免了潮湿空气的聚

16、旅、外椎与菲涅尔透鏡的装配采用结构硅胶粘 接.这种硅胶广泛运用于玻璃聃墙的粘接 上.具有很高的粘接力、密封性能和抗老 化能力适合户外使用，2.5跟踪器的设计与制造各科太阳殴琮系统的比较祸系统机械结构安装训试聚光电池天文演算控制一赤纬跟踪系统1 _2。较复杂复杂低倍率天文滅算控制一方位商/t跟踪系统1低倍率普通光控一赤纬跟踪系统1 -2°较复杂简单低倍率普通光拉一方位高度跟踪系统1 2。校简单简单低倍率抽密光控一赤纬眼踪系统0.5°校复杂简单离倍率枠密光控一方位高度跟踪系统0.5°较简单简单高倍率便用梢密光控的琅踪系统持度高，更适合聚光组件技术要求 SK踩方ISL方

17、位-高度跟综亠结构简单.易于制jfi、安装及调试°控制方法：箱密光敏传感器控制.可达到0.5°的跟跻精度.同时不存在地理 位畫的区别。跟踪模式：间除跟踪.缩短驱动马达运行时间.节省能耗。主体结构：平衡双資结构最大限度降低各轴的扭矩.减轻驱动机构负载.同 时可节省能耗提高使用寿命.环境适应性：全天候.可推广到光伏组件电站应用工作温度：-25匸+609能适应世界各地气候环境.抗风能力x正常工作风速一5级；非殮坏抗风能力一12级。可以抵御风暴35击, 主要控制功能：无人值守.适应边远地区电站应用同时可降低系统的维护成 *:-其他控制功能：限位保护、弱光停机.提高系统可苑性.夜间及阴雨或风雪天 气停止跟踪.可以节约能耗.:供电方式 220V/50Hz由干本系统主要勿光伏电站系统开发.光伏组件电能 谥终均逆变为标准电压与市电并网.因而菜用市电优电较为合理 同时.当呢 伏组件无法发电时.还可使用电网电源维持累统的正常工雇.:能耗 <0. 5KWHr/天糾KW光伏组件发电模块 跟踪系统能耗只占光伏组件发电 量的1%.I 跟踩系统主体结