[发明专利]一种同位素热光伏系统中晶元尺寸的确定方法及装置

说明书

本申请提供了一种同位素热光伏系统中晶元尺寸的确定方法及装置，其中，该方法包括：步骤1：获取同位素热光伏系统的简化组成器件；步骤2：将简化组成器件的材料固有参数、边界条件参数、空间尺寸导入有限元软件，形成三维模型；步骤3：划分三维模型的有限单元网格，形成网格节点；步骤4：通过辐射热通量接口获取网格节点的辐射光照强度；步骤5：将辐射光照强度导入拓扑数学模型，确定各个晶元的长度y_j、宽度x_ij；步骤6：基于长度y_j、宽度x_ij计算平均因子，若平均因子大于预设阈值，则将y_j、x_ij确定为晶元的最优尺寸，否则，重复步骤2至步骤6，直至平均因子大于预设阈值。本申请能够提高同位素热光伏系统的发电功率。

技术领域

本申请涉及同位素发电技术领域，尤其是涉及一种同位素热光伏系统中晶元尺寸的确定方法及装置。

背景技术

同位素热光伏系统(RTPV)具有发电效率高、功率密度大、使用寿命长等优点，其发电原理和太阳能发电方式类似，未来在太空探测、航天航海、军事国防中将发挥重要作用。

现阶段，同位素热光伏系统的热源通常被设计成矩形结构，由于热源这种矩形空间结构的限制，由热源表面辐射器辐射出的光谱照射在光电转换晶元表面时是不均匀的，呈现出晶元阵列中心光照强度高、边缘光照强度低的空间分布方式，这将降低晶元阵列边缘处输出的电功率，而晶元阵列中包括的多个晶元采用串并联的方式进行连接，各个晶元通过串并联方式连接后，就会降低整面晶元阵列的发电功率。

因此，同位素热光伏系统发电领域亟待解决这种因光谱照射不均匀造成的发电功率低的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种同位素热光伏系统中晶元尺寸的确定方法及装置，能够以每个晶元接收的辐射光照强度相一致为目标条件，对晶元阵列中各个晶元的空间尺寸进行设计，提高同位素热光伏系统的发电功率。

第一方面，本申请实施例提供了一种同位素热光伏系统中晶元尺寸的确定方法，所述确定方法包括：

步骤1：获取同位素热光伏系统的简化组成器件，以及所述简化组成器件的材料固有参数、边界条件参数、空间尺寸；其中，所述简化组成器件包括：热源、辐射器、滤波器、晶元阵列、隔热保温材料；所述材料固有参数包括：热导率、热容、材料表面发射率、透射率、反射率、密度；所述边界条件参数包括：初始温度、热源功率；

步骤2：将所述简化组成器件的材料固有参数、边界条件参数、空间尺寸导入有限元软件，在所述有限元软件中形成所述同位素热光伏系统的三维模型；

步骤3：在所述有限元软件中对所述同位素热光伏系统的三维模型进行有限单元网格划分，形成多个网格节点；

步骤4：获取所述有限元软件输出的各个网格节点的温度值，并通过辐射热通量接口获取各个网格节点的辐射光照强度；

步骤5：将各个网格节点的辐射光照强度导入拓扑数学模型，采用如下公式，以所述晶元阵列中每列晶元接收的辐射光照强度相一致为目标条件，确定所述晶元阵列中各个晶元的长度y_j，其中，位于同一列内的晶元的长度y_j相一致：

FindY＝{y_j},(j＝1、2、……、n)；

Min{w_j-W/n},(j＝1、2、……、n)；

采用如下公式，以所述晶元阵列中每个晶元接收的辐射光照强度相一致为目标条件，确定所述晶元阵列中位于同一列内的各个晶元的宽度x_ij：

FindX＝{x_ij},(i＝1、2、……、m,j＝1、2、……、n)；