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

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。