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微热光伏电池系统是利用燃料在燃烧器中燃烧释放的化学能,经辐射器转换为热辐射能,再利用光伏电池进行光电转换为电能的系统。微热光伏电池系统具有较高的理论效率与能量密度,因此得到人们的广泛关注。当前微热光伏电池系统实验研究中存在总效率较低、整体性研究较少等问题。本文设计了一个微热光伏电池系统,并对该系统展开整体性研究,提出了热回流罩优化方案有效地提升了微热光伏电池系统的效率。基于热辐射、热传递理论与光学折射、反射定律设计了燃烧器、散热器与光学滤波器。建立了微热光伏电池系统的计算模型为实验分析提供了计算方法。对光电池、燃料、辐射器材料、燃烧器、光学滤波器、散热装置、输出电路等部件进行对比与设计。选择了以锑化镓光伏电池作为光电转换元件、氢气作为燃料、不锈钢平板式燃烧器、八层Si/SiO2光学滤波器、肋片式散热方式的实验方案。设计了一款DC/DC电路可将电能直接以5V、1A的形式输出。经过采购与加工,制造出微热光伏电池系统。在微热光伏电池系统基础之上对不同燃烧器壁厚、氢气流速、空占比、辐射器-光伏电池间距、散热装置等主要影响系统性能的参数进行了实验对比,验证了相关实验方案。最终确定了微热光伏电池系统最优工况为：燃烧器壁面厚度为0.4mm、氢气流速为6m/s、空占比为0.9、辐射器-光伏电池距离为2cm、带有八层Si/SiO2光学滤波器与肋片式散热装置。设计了一款石英热回流罩,可使燃烧尾气回流。一方面提高燃烧器壁面温度与燃烧效率,另一方面有效地降低了锑化镓光伏电池的温度。经实验验证,微热光伏电池系统的总效率提高了18.5%。