溫度是影響太陽能電池光電轉換效率的重要因素  之一,在設計聚光型太陽能光伏發電系統時,必需考慮電池組件的溫度控制。

太陽電池冷卻的必要性

一般商用太陽電池的光電轉換效率為6％～15％,在運行的過程中,未被利用的太陽輻射能除了一部分被反射外其余大部分被電池吸收轉化為熱能;如果這些吸收的熱量不能及時排除,電池溫度就會逐漸升高,發電效率降低(據統計電池組件溫度每降低1k輸出電量增加0.2％～0.5％),太陽電池長期在高溫下工作還會因迅速老化而縮短使用壽命。

太陽電池的常用冷卻方法

2.1空氣冷卻方式

在太陽電池背面通過空氣自然或強制對流帶走熱量,可以達到降溫目的。采用自然對流冷卻時把銅、鋁等高導熱材料作為電池背板,并安  裝肋片,可以加強自然對流換熱。采用強制對流換熱,組件背面被制成通風流道,流道的入口(或同時在出入口)設置風機增強空氣流動,但風機的使用會額外消耗一部分電能。通常,采用空氣冷卻,換熱性能與空氣的流速和流道長度高度等有關,優化這些參數可以達到最佳的換熱效果。araki等實驗研究了500倍日照聚光條件下單個太陽電池的自然對流冷卻問題,研究結果表明,電池與鋁板間良好的熱接觸是保持電池低溫的關鍵因素  。

2.2水冷卻方式

水冷卻方式可分為自然循環冷卻和強制循環冷卻;水冷卻系統的設計關鍵是保證太陽電池與換熱器表面間良好的熱傳導和電絕緣。典型的水冷卻系統由換熱器、水箱、若干連接閥門等部件組成,換熱器的結構通常有管板式、流道式和水箱底座式等。管板式結構是參照傳統的平板太陽能集熱板發展而來的,能很好解決工質的滲漏和電池的絕緣;流道式結構則同空氣流道散熱相似,換熱工質與電池接觸面積大換熱效果高,但存在工質的滲漏和電池的絕緣等問題;水箱底座式將太陽電池直接粘接到具有斜面的水箱上,水箱作為工質容器和系統底座。

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