太阳能具有来源广、运行费用低、不污染环境等优点,是优质的可再生能源。光伏发电是一种生态友好型技术,可成为重要的电力来源,满足不断增长的能源需求。光伏电池（PV）接受的太阳辐射只有少部分会转换为电能,剩下的部分以热能的形式被PV面板吸收从而提升面板温度,而PV板的光电转换效率会随着温度的上升而明显下降。并且在实际应用中,太阳能会受到气候和天气的影响,有着不连续和不稳定的特点,这种特点对PV板的性能有明显影响。因此,研究如何在非稳态光源下对PV板进行有效的热管理十分必要,针对上述问题本文制备了热性能优秀的复合相变材料（PCM）对PV板进行热管理,并通过实验和数值模拟探究了各因素对PV-PCM装置的影响。本文选用正十八烷,通过机械混合、物理吸附的方法与膨胀石墨复合,得到相变焓值为202.5 J/g和导热系数高达6.81 W/（m·K）的复合相变材料,压制成块状之后装配在PV板背面对其进行热管理。测试了装置在稳态光源与非稳态光源下的性能,实验结果表明,在PCM的热管理下,PV板能维持在适宜温度内工作相当长一段时间,温度均匀性也大大提高,从而使得PV板的输出电压、电流、功率及电能都得到了很大提高。建立了PV-PCM装置的数值模型,在稳态光源下数值模拟结果与实验误差在7%以内。并且对非稳态光源下PCM的反复熔化-凝固过程进行分析,针对位于凝固过程后的熔化过程提出了一种全新的模拟优化方法——“热量补偿法”,优化后的数值模拟结果与实验误差在11%以内,说明模拟结果具有可靠性。通过正交试验法分析了辐射强度、环境温度及光照周期对PCM完全熔化时间及1600 s内储热量的影响。试验结果表明,对于PCM完全熔化时间的影响程度,辐射强度＞光照周期＞环境温度,最长完全熔化时间的组合方案为:光照辐射强度400 W/m~2,环境温度21℃,光照周期15 min。对于1600s内储热量的影响程度,辐射强度＞光照周期＞环境温度,系统最大储热量的组合方案为,辐射强度1000 W/m~2,环境温度29℃,光照周期45 min。分析了光照周期对复合相变材料完全熔化时间影响的规律,完全熔化之前经历的无光照时间越长,延缓作用越明显。另外,相同光照强度、环境温度与相同总无光照时间下,各光照周期的延缓作用强弱可通过两种方法判断,一是通过计算各个光照周期无光照时间的特征温度,特征温度最大,延缓作用最强;二是计算各个无光照降温阶段的散热情况,散热越多延缓作用越强。在实际应用中,结合气候和天气条件可以获得总无光照时间、以及大致光照频率,将其拟合为一个相应的周期函数,可以计算出现有光照周期下对PV板进行有效热管理所需的PCM质量,再结合稳态光源下需要的PCM的质量,可以得到PCM最佳用量范围。在此范围内的PCM用量可以足够且有效地吸收PV板上聚集的热量且不过多增加系统装置额外的重量。