太陽能電池玻璃基板對流輻射復(fù)合傳熱特性的數(shù)值模擬.pdf

1、近年來太陽能薄膜電池的制造和應(yīng)用得到了高速發(fā)展，其中銅銦鎵硒(CIGS)太陽能電池具有成本低、性能穩(wěn)定、抗輻射能力強(qiáng)、高吸收效率和轉(zhuǎn)化效率等優(yōu)點(diǎn)，受到了國際光伏界的廣泛關(guān)注。銅銦鎵硒(CIGS)光伏電池是以玻璃基板上的銅銦鎵硒為吸收層的高效薄膜太陽能電池，其CIGS吸收層的制備工序需在熱處理爐中進(jìn)行，制備工序中對流輻射復(fù)合傳熱的過程關(guān)系到玻璃基板加熱的均勻性、應(yīng)力應(yīng)變等重要問題。目前關(guān)于太陽能薄膜電池的研究主要集中在吸收層的化學(xué)制備及晶

2、像分析上，而對爐內(nèi)玻璃基板對流輻射受熱的研究較少。本文通過數(shù)值模擬研究了擴(kuò)散爐工作過程中爐內(nèi)的流場、溫度場分布及傳熱規(guī)律，分析了玻璃基板的受熱情況與熱流組成，進(jìn)行了板件“熱-結(jié)構(gòu)”耦合的有限元應(yīng)力應(yīng)變模擬，發(fā)現(xiàn)最外側(cè)板翹曲變形嚴(yán)重且與實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)象相符，最后提出改進(jìn)措施并通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 通過數(shù)值模擬研究了熱處理爐內(nèi)的流場分布，對爐內(nèi)玻璃板對流輻射復(fù)合加熱的工況進(jìn)行了非穩(wěn)態(tài)數(shù)值計(jì)算，得到了加熱階段不同時(shí)刻爐內(nèi)工件的

3、溫度場和熱流量，發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)外側(cè)板和內(nèi)側(cè)板的加熱升溫機(jī)理存在明顯不同，其中最外側(cè)基板以輻射加熱為主，板的兩面受熱不均衡且有厚度方向的向溫度梯度;靠內(nèi)側(cè)的基板以對流加熱為主且受熱均衡。分析了最外側(cè)易翹曲玻璃基板的溫差應(yīng)力，判斷出厚向溫差應(yīng)力是導(dǎo)致翹曲變形的主要因素。
　　 通過有限元模擬進(jìn)行了玻璃板“熱-結(jié)構(gòu)”耦合應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算。模擬得到的變形形狀與變形量與實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)象相符，驗(yàn)證了板件熱應(yīng)力變形的分析判斷。提出了采用低發(fā)射率玻璃代替石英