当下化石燃料的枯竭带来的能源危机制约着全球经济的发展,太阳能作为最有前途的新能源之一,受到社会的亲睐。反射式高倍聚光光伏发电作为一种有效的太阳能利用形式,得到大力发展。然而系统中接收器表面能流密度的不均匀性、电池特性以及冷却系统的性能直接影响着砷化镓电池的光电转化效率。基于以上现存问题,本文对反射式高倍聚光光伏热电系统中接收器上能流分布、砷化镓电池特性以及强制冷却系统进行了研究,其主要研究内容为:1.利用平面镜阵列算法和二阶反射镜法对光斑均匀度进行了研究。(1)利用平面镜阵列算法对碟式聚光器和槽式聚光器光斑均匀度进行了研究,提出了新的平面镜阵列算法,利用该算法在MATLAB环境下编程,并将计算数据在TRACEPRO软件中进行仿真模拟,得到如下结果:碟式聚光器:光斑均匀度仿真结果>99.00%,实验测试为96.91%,理论与实验结果近似;光电转化有效面积、最大辐照度、平均辐照度、聚光比和焦距之间的关系的研究结果表明:在聚光比C不变的情况下,光电转化有效面积不随焦距变化,最大辐照度跟焦距呈现正比例对数函数关系,平均辐照度跟焦距也呈现正比例对数函数关系。槽式聚光器:光斑均匀度仿真结果>99.00%,当聚光比为29.40,光电转化有效面积率为71.44%。在聚光比C不变的情况下,最大辐照度和平均辐照度随着焦距的增大而增大,其关系式也呈现对数函数关系式。(2)利用二阶反射镜法对碟式聚光光伏系统的光斑均匀度也进行了理论研究,在TRACEPRO中建立了二阶反射镜模型,研究结果表明:光斑均匀度>99.00%,光电转化有效面积、最大辐照度、平均辐照度与焦距无关。光电转化有效面积率与聚光比的关系为正比例对数关系,最大辐照度、平均辐照度与聚光比呈一次线性函数关系。(3)根据光线跟踪法和基于(R+r)/2处的光线垂直照射在接受器上实现匀光。当R=1600mm,f=1730mm和聚光比C=500,仿真结果显示接收器表面能流密度的均匀度为92.23%,实验值为94.64%。同时仿真结果显示光电转化有效面积半径为58mm,实验值为60mm,且光电转化有效面积率为69.4%,光伏电池组件的光电转化效率跟电池表面温度呈反比例一次函数关系。2.对砷化镓电池的性能以及组件的组合方式进行了研究,研究结果表明:单个电池芯片的实验效率可达到39.73%,组件的短路电流与聚光器聚光倍数C成正比。聚光器开口为正方形时,电池组件布置的形式也为正方形,其光斑有效利用率相比聚光器开口为圆形较高。3.利用直流式平板散热技术对砷化镓电池组件进行散热,设计了双循环强制冷却系统,以及利用控制流量法来实现砷化镓电池表面温度恒定,保证输出功率最大化。实验结果表明:太阳直射辐射强度DNI随机性变动对控制流量法的影响较小,控制流量法可以使电池组件表面达到恒温的目的;聚光比为1200,太阳直射辐射强度DNI在750w/m2与850w/m2之间变化时,流量控制在8.50L/min到10.00L/min之间。