新能源的开发和利用得到了各国政府的高度关注

近年来，能源和环境问题日益突出，新能源的开发和利用得到了各国政府的高度关注。太阳能作为新能源中的主体部分，更加受到广泛的关注。根据欧盟联合研究中心的预测，到 21 世纪末，在人类所消耗的能源结构中，可再生能源所占的比例将高达 80%以上，其中，太阳能光伏发电占到 60%以上。世界地面光伏市场以每年 20%~25%的速度快速增长。采用聚光技术，以相对便宜的聚光器来代替昂贵的光伏电池，是降低光伏发电成本的有效途径。与普通晶体硅电池相比，III-V 电池的效率较高且温度特性较好，通过聚光将显著提高电池电流输出，特别在高倍聚光后，可获得更高的光电转换效率，从而有着更高的功率输出。

国内外一些学者开展了对三结聚光砷化镓层叠光伏电池的相关研究工作。日本的 Kensuke Nishioka 等人在实验室基于菲涅尔聚光系统，在聚光倍数为 1~200 倍、电池温度为 30~240 ℃的条件下，对三结聚光砷化镓层叠光伏电池的电学特性进行了理论和实验研究，结果表明：在相同电池温度下，开路电压、转换效率以及短路电流随聚光比增加而增大；在相同聚光比下，开路电压、转换效率以及填充因子随电池温度的增加而减小，而短路电流随电池温度的增加而增大。美国的 Geffrey S. Kinsey 等人在实验室内，基于 C1MJ 和 C2MJ 三结聚光砷化镓层叠光伏电池，研究了在聚光倍数为1~1 000 倍，电池温度为 0~120 ℃的条件下光伏电池的电学特性，结果表明，三结聚光砷化镓层叠光伏电池的填充因子和电池效率均随聚光比的增加先增大后减小，随电池温度的增大而减小，在相同温度下，填充因子在 200 倍左右时达到峰值，而电池效率则在 500 倍左右时达到峰值。日本的Kensuke Nishioka 等人在实验室内，在聚光倍数为1 倍时，对光伏电池的电学特性做了理论和实验结果对比，结果表明，在相同温度下，开路电压的理论值和实测值误差小于 1.5%，而电池效率的理论值和实测值误差小于 2%。

国内一些学者也对聚光光伏系统做了相关的研究。中国科学院半导体研究所的陈诺夫等对聚光光伏系统的发展进行了展望，并根据非聚光条件下光伏电池的计算公式导出了聚光条件下光伏电池开路电压的理论计算公式；云南师范大学的徐永锋、李明等基于槽式聚光热电联供系统，深入分析晶硅电池阵列和砷化镓电池阵列在聚光条件下的输出特性及输出功率的影响因素，研究结果表明，聚光光强下砷化镓电池阵列输出性能优于晶硅电池阵列；河北工业大学的杨亚丽对 500 倍聚光条件下三结砷化镓聚光电池的输出特性进行了相关研究，其峰值效率为 22.24%。

目前对三结砷化镓光伏电池的研究大多采用实验的方法，在实验室中，采用模拟太阳光源的方式，研究了三结砷化镓光伏电池在不同聚光比下的电学特性及其温度特性，其结果虽然能反映三结砷化镓电池性能的变化趋势，然而应当指出的是，由于模拟光源与实际太阳光存在着一定的差别，因而电池的实验室性能与实际性能之间存在着一定的偏差，其结果并不能真正反应出三结砷化镓光伏电池在实际工况下的工作特性；通过实际测量三结砷化镓光伏电池的 I-V 特性，研究了三结砷化镓光伏电池的电学特性，但并没有建立相应的数学模型，仅是对实验测试结果做了相关的分析，缺乏理论上对其电学特性的分析