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太阳能清洁丰富,可以产生电能和热能,成为全球可用性的理想能源来缓解电力生产系统不断增长的需求。在太阳能发电运行系统中,为了提高光电转化效率通常在电池表面使用太阳能高倍聚光系统,此措施虽然增加了能流密度但使电池表面的温度和热应力上升,危及整个系统的安全性。因此有必要在电池表面布置高效的散热器来提高能量的转换效率。本文针对太阳能电池微通道冷却系统,选用不同纳米流体作为新型冷却工质进行热物性测试和强化换热实验和理论研究,从而为微通道冷却系统的使用提供可靠的实验和理论依据。主要内容包括:选取碳管纳米颗粒,并添加四种不同类型的分散剂,制备DB-CNTs,CTAC-CNTs,SDS-CNTs,Tx-100-CNTs水基纳米流体,通过实验探讨超声振荡时间、碳纳米管与分散剂比例、放置天数等对纳米流体稳定性的影响,利用透射电子显微镜（TEM）,平均粒径,Zeta电位,紫外可见光谱评估其稳定性。结果表明,透射电镜下原始的多壁碳管纳米流体亲水性较差,颗粒之间相互缠绕;在振荡时间约为60min时,Zeta电位和平均粒径的测量结果一致,CTAC-CNTs纳米流体具有最高的稳定性,在一定范围内碳管的含量对振荡时间的影响较小;DB-CNTs,CTAC-CNTs,SDS-CNTs,TX-100-CNTs四种纳米流体的碳管与分散剂比例分别为1:2,1:2,1:1,1:2时,粒径呈现最小值;CTAC-CNTs和SDS-CNTs纳米流体比例为1:2时,Zeta电位分别达到正向最大值和负向最大值;碳管纳米流体在250nm～350nm的波长范围内都有明显的吸收峰,分散剂的添加使纳米流体有较高的稳定性。实验研究了碳管纳米流体的导热系数,密度和粘度的物性变化规律,进一步测试了最佳分散剂类型和CNTs与分散剂的质量之比,并分析其长期稳定性。结果表明,CTAC-CNTs纳米流体的导热系数在1h时达到最大值;0.5wt%的CNTs纳米流体随着分散剂含量的增加,其导热系数有峰值出现,含有DB分散剂的CNTs纳米流体具有最高的热导率,放置30天后其导热系数下降了4.32%;随着碳管的质量分数增加,纳米流体的导热率和粘度也相应变大,CNTs纳米流体的粘度高于Si O2纳米流体。搭建微通道换热实验系统,以水和纳米流体作为换热工质进行实验,利用Ansys软件进行建模和仿真以验证实验的可行性,并采用努塞尔数、强化传热因子等参数进行换热性能研究。结果表明,水和Si O2纳米流体出口温度的仿真值与实验值吻合性较好,验证了实验装置的可行性;与水相比,在水中加入纳米颗粒,使得通道的换热得到增强,流动速度越大换热效果越明显;CNTs纳米流体的换热因子从1.23增加到1.32,CNTs大的比表面积增强了通道的换热。结合工程实践应用,针对菲涅尔CPVT系统Ga As光伏电池冷却问题,通过Trace Pro和Ansys软件进行仿真计算,并引入理论,分析通道的横纵比、通道的进出口位置、电池片的放置位置以及换热工质对板背温度、当量热阻、热应力和热应变的影响。结果表明,电池片的接触的区域热应力最大;当横纵比为0.25,进出口位置为I型,电池片放置位置中心时,换热效果最佳。