基于Simulink的三结聚光太阳能电池建模与仿真研究

模拟仿真的对象选择为Spectrolab公司生产的CIMJ三结（InGaP/InGaAs/Ge）聚光太阳能电池。依据单二极管等效原理建立三结太阳能电池模型，光照条件选择为AM0，采用黑体辐射理论，通过理论计算方法得到各层子电池的短路电流密度，将参数代入基于Matlab软件的Simulink模块建立三结太阳能电池的电路仿真模型。基于该模型并结合Spectrolab公司提供的电池各参数值，首先验证了该仿真模型通过理论计算得到的输出特性与 Spectrolab公司实验所得的数据一致。改变温度以及聚光条件，利用理论计算方法、电路仿真模型以及Spectrolab公司提供的电池参数得到对应的输出特性曲线。最终结果表明：在AM0光照条件下，当温度为0 ，聚光因子1到450的增长过程中，CIMJ电池的光电转换效率达到最大的32.93%，进而在由450增长到1000的过程中，光电转换效率有所下降。该仿真模型的建立，可以预测太阳能电池在太空中各种温度及光照条件下的性能，为太阳能电池在航天器供电系统中的应用提供了一定的指导。