Abstract Compound Parabolic Concentrators (CPC) have non-uniform distribution of flux when integrated to a Photovoltaic-Thermal (PVT) module. The non-uniform distribution of flux deteriorates the electrical and thermal performance of the solar panel. To reduce this effect, optimized homogenizers are integrated to CPC of concentration ratio 3X truncated to 2.5X and 2X. The study aims to demonstrate the effect of integration of homogenizer on the electrical performance of the system. Optical simulations carried out for full scale model (1 m × 2 m solar PVT panel area) with homogenizers, referred as Elongated Compound Parabolic Concentrators (ECPC), showed a reduction in the peak local concentration of 55% and 66% for the 2.5X and 2X cases at normal angle of incidence. Optically coupled electrical simulations are carried out, which are further validated using a scaled down prototype tested under solar simulator. The experimental results show peak electrical efficiency of 13.9% (2X) and 13.6% (2.5X) for CPC and 14.1% (2X) and 13.9% (2.5X) for ECPC. Further, benefits of homogenizer are evident near half acceptance angle, when improvement in electrical efficiency by ~23 ± 2% and ~37 ± 2% is observed for ECPC of concentration ratio 2X and 2.5X in comparison to CPCs of similar configuration. In addition, the effect of temperature on electrical performance has also been studied by conducting experiments for actively cooled and uncooled condition. A reduction in 10% electrical efficiency is reported for uncooled condition compared to actively cooled condition.

中文翻译：

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截断型 3X 非成像低聚光光伏热系统的光电性能研究

摘要 复合抛物面聚光器 (CPC) 在集成到光伏热 (PVT) 模块时具有不均匀的通量分布。通量的不均匀分布会降低太阳能电池板的电气和热性能。为了减少这种影响，优化的均质器被集成到浓度比 3X 截断为 2.5X 和 2X 的 CPC。该研究旨在证明均质器的集成对系统电气性能的影响。使用均质器（称为细长复合抛物面聚光器 (ECPC)）对全尺寸模型（1 m × 2 m 太阳能 PVT 面板面积）进行的光学模拟显示，2.5X 的峰值局部浓度降低了 55% 和 66%和 2X 案例在正常的入射角。进行光耦合电模拟，使用在太阳模拟器下测试的缩小原型进一步验证。实验结果显示，CPC 的峰值电效率分别为 13.9% (2X) 和 13.6% (2.5X)，ECPC 的峰值电效率为 14.1% (2X) 和 13.9% (2.5X)。此外，当观察到浓度比为 2X 和 2.5X 的 ECPC 与类似配置的 CPC 相比，电效率提高了 ~23 ± 2% 和 ~37 ± 2% 时，均质器的好处在接近一半的接受角时很明显。此外，还通过对主动冷却和非冷却条件进行实验研究了温度对电气性能的影响。据报道，与主动冷却条件相比，未冷却条件的电效率降低了 10%。实验结果显示，CPC 的峰值电效率分别为 13.9% (2X) 和 13.6% (2.5X)，ECPC 的峰值电效率为 14.1% (2X) 和 13.9% (2.5X)。此外，当观察到浓度比为 2X 和 2.5X 的 ECPC 与类似配置的 CPC 相比，电效率提高了 ~23 ± 2% 和 ~37 ± 2% 时，均质器的好处在接近一半的接受角时很明显。此外，还通过对主动冷却和非冷却条件进行实验研究了温度对电气性能的影响。据报道，与主动冷却条件相比，未冷却条件的电效率降低了 10%。实验结果显示，CPC 的峰值电效率分别为 13.9% (2X) 和 13.6% (2.5X)，ECPC 的峰值电效率为 14.1% (2X) 和 13.9% (2.5X)。此外，当观察到浓度比为 2X 和 2.5X 的 ECPC 与类似配置的 CPC 相比，电效率提高了 ~23 ± 2% 和 ~37 ± 2% 时，均质器的好处在接近一半的接受角时很明显。此外，还通过对主动冷却和非冷却条件进行实验研究了温度对电气性能的影响。据报道，与主动冷却条件相比，未冷却条件的电效率降低了 10%。当与类似配置的 CPC 相比，浓度比为 2X 和 2.5X 的 ECPC 的电效率提高了 ~23±2% 和 ~37±2%。此外，还通过对主动冷却和非冷却条件进行实验研究了温度对电气性能的影响。据报道，与主动冷却条件相比，未冷却条件的电效率降低了 10%。当与类似配置的 CPC 相比，浓度比为 2X 和 2.5X 的 ECPC 的电效率提高了 ~23±2% 和 ~37±2%。此外，还通过对主动冷却和非冷却条件进行实验研究了温度对电气性能的影响。据报道，与主动冷却条件相比，未冷却条件的电效率降低了 10%。