研究目的
确定被动冷却系统的极限，并根据聚光光伏（CPV）技术中太阳能电池的推荐工作温度，明确何时需要主动冷却系统。
研究成果
研究表明，与平板散热器相比，微翅片散热器能显著降低电池温度，其中IMS基板展现出最佳的热性能。安全运行的浓度比极限随翅片数量和对流换热系数的增加而提高，但会随环境温度升高而降低。
研究不足
该研究假设最坏情况条件，即太阳能电池不产生电能且所有可用光功率均由散热器耗散。该模型未考虑运行过程中太阳辐照度和风速的变化。
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基于有限元模拟的微散热器耦合聚光太阳能电池性能极限估算
DOI：10.1016/j.applthermaleng.2020.115315
期刊：Applied Thermal Engineering
出版年份：2020
更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要：
聚光光伏（CPV）技术利用廉价光学元件放大辐照度并将其聚焦于小型太阳能电池，从而提取更多电能。然而，提高太阳光浓度会导致光伏电池温度升高，这可能影响其性能甚至造成故障。为解决这一问题，不同类型的CPV系统采用主动和被动冷却机制。本研究确定了被动冷却系统的极限，并根据太阳能电池的推荐工作温度建立了需要主动冷却系统的条件。我们研究了三种不同基板材料上太阳能电池在不同太阳光浓度下的温度特性。结果表明，电池温度与浓度比呈线性关系，与环境温度相关但与基板材料无关。此外，与平板散热器相比，集成微翅片散热器分别使直接键合铜（DBC）、绝缘金属基板（IMS）和硅晶圆（Si晶圆）基板的散热效率提高了25.32%、23.13%和22.24%。与DBC和硅晶圆基板相比，IMS基板的低热阻在维持电池温度<80°C并允许更广泛的高浓度比范围方面表现出最佳的热性能。
作者：
Mussad Alzahrani，Hasan Baig，Katie Shanks，Tapas Mallick
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