李琦芬，李 涛，周致田，叶张波，潘翠翠，潘卫国，朱群志

(上海电力学院 能源与环境工程学院，上海 200090)

0 引言

聚光太阳能系统，通过增加光伏电池组单位面积上辐射的能流密度，从而可以提高单位面积太阳电池的输出功率。然而在聚光后，太阳能电池的温度却会急剧上升，同时产生温度分布不均匀性，导致光伏发电效率下降[1～3]，可见温度分布对于电池效率的影响颇大。另一方面，局部的光学聚焦会引起局部的温度变化剧烈，对于电池安全使用、以及寿命造成影响，表现为受热不均匀而引起的热应力破坏[4～6]，以及不均匀温差引起的结构变形。因此研究在高辐射能流密度下太阳能电池板高效的、消融不均匀性的散热方式、传热特性很有意义[7]。

本文通过理论数值计算的方法对聚光散热系统传热特性进行研究，由于聚光电池热沉温度分布的不均匀性，考虑到传统热管散热的局限性，设计了一种特殊结构形式的热管组以用于聚光电池散热。通过对其进行数值计算，并将该型热管与普通热管的计算结果相比较，发现该设计热管组在高辐射能流密度的条件下，消融温度的不均匀性将起到很好的效果。

1 研究采用的聚光光伏系统

本文采用EMCORE生产的聚光电池开展研究，其结构如图1所示。并对采用该电池的聚光系统 (如图2所示)开展适用聚光光伏高能流密度不均匀传热的热管散热器设计与计算。

图1 聚光电池结构示意图Fig.1 Concentrator cell schematic diagram

图2 单个聚光系统模型图Fig.2 Single concentrator system model diagram