Thermisch beheersysteem op zonnecellen
De ontwikkeling en het gebruik van nieuwe technologieën hebben het proces van buitensporige exploitatie van natuurlijke hulpbronnen versneld. Het buitensporige gebruik van natuurlijke hulpbronnen heeft de milieuproblemen zoals het broeikaseffect en de aantasting van de ozonlaag verergerd, waardoor niet alleen de leefomgeving van toekomstige generaties wordt aangetast, maar ook een scherpe daling van de beschikbare hulpbronnen wordt veroorzaakt, waardoor de innovatie en ontwikkeling van industriële technologie ernstig wordt belemmerd. De laatste jaren ontwikkelen zonnecellen zich snel in de richting van een hoge warmtefluxdichtheid en hoge prestaties. De temperatuurstijging van zonnecellen onder hoge lichtintensiteit en hoge stroom leidt tot een afname van hun foto-elektrische prestaties en een kortere levensduur. Een efficiënt thermisch beheersysteem is nodig om de veiligheid en stabiliteit van de batterij te garanderen.
Momenteel heeft het laboratoriumconversie-rendement van geconcentreerde zonnecellen 47,1% bereikt, terwijl de populaire monokristallijne siliciumcellen op de markt een conversie-efficiëntie hebben van slechts 26,7%. Factoren zoals het type module, elektrische verliezen en de werkomgeving hebben altijd de verbetering van de efficiëntie van fotovoltaïsche energieopwekkingssystemen beperkt. Onder hen is het temperatuureffect de belangrijkste factor die de prestaties van fotovoltaïsche cellen beïnvloedt. Het uitgangsvermogen en de energieomzettingsefficiëntie van het systeem nemen sterk af naarmate de werktemperatuur van de fotovoltaïsche cellen stijgt. Onderzoeksstatistieken tonen aan dat voor elke graad stijging van de werktemperatuur van zonnecellen de conversie-efficiëntie afneemt met 0,4%~0,5%. Hoewel het temperatuureffect van verschillende soorten zonnecellen varieert, kan dit nog steeds de ontwikkeling van zonneceltechnologie en materialen om de efficiëntie te verbeteren belemmeren.
Het onderzoek naar de koeling van zonnecellen is een reeks oplossingen die door onderzoekers zijn ontwikkeld om de ongelijkmatige lichtintensiteit en de hoge warmtefluxdichtheid aan te pakken die leiden tot een ongelijkmatige batterijtemperatuur, lokale oververhitting en een hogere gemiddelde temperatuur naarmate de concentratieverhouding toeneemt. Met de verbetering van de warmtedissipatietechnologie en de vraag, wordt de thermische beheertechnologie van zonnecellen verdeeld in traditionele koeling (luchtkoeling, vloeistofkoeling) en nieuwe koeltechnologieën zoals microkanaalkoeling, jet-impingement-koeling en faseveranderingsmateriaalkoeling.
Luchtkoelingstechnologie verlaagt de werktemperatuur van zonnecellen door lucht door de koelmodule te laten stromen via natuurlijke of geforceerde convectie. Cuce et al. installeer aluminium lamellenkoellichamen aan de achterkant van de zonnecellen, waardoor het uitgangsvermogen van de cellen met 13% kan worden verhoogd. De temperatuur van de zonnecellen wordt met respectievelijk 5,4% en 11% verlaagd onder omstandigheden van zelfverwarmende convectie en geforceerde convectie, en het uitgangsvermogen wordt verhoogd met respectievelijk 8% en 16%, Bayrak et al. verkregen door buitenmetingen dat lamellenkoeling de batterij binnen het toegestane temperatuurbereik kan regelen.
Vloeistofkoeling verwijst naar de tijdige overdracht van door zonnecellen gegenereerde warmte naar de buitenwereld via vloeibare werkvloeistoffen. Zilli et al. gebruikte watergekoelde mondstuksystemen bij hoge bestralingsniveaus, wat resulteerde in een relatieve toename van het vermogen en de efficiëntie van polykristallijne siliciumcellen met 12,26% en 12,17%. De optimale koelmethode is het gelijktijdig koelen van de voor- en achteroppervlakken van de cellen, en de conversie-efficiëntie en het uitgangsvermogen van zonnecellen kunnen worden verbeterd tot respectievelijk 40,572% en 20,083W. Vergeleken met luchtkoeling heeft vloeistofkoeling een sterk warmteoverdrachtsvermogen. Het heeft een aanzienlijk effect op het verbeteren van de prestaties van zonnecellen.
Momenteel is heatpipe-technologie betrokken bij de koelsystemen van thermische controle in de lucht- en ruimtevaart, computer- en serverchips en elektronische apparaten met hoog vermogen. Als nieuw type koelmethode krijgt heatpipe-technologie stilaan aandacht op het gebied van toepassingen voor zonnecelkoeling. Volgens verschillende werkingsprincipes kunnen warmtepijpen worden onderverdeeld in drie typen: zwaartekrachtwarmtepijpen, luswarmtepijpen en pulserende warmtepijpen. De koeltoepassingen zijn complex en divers, en de structuur van warmtepijpen is ook niet consistent. Heeft de kenmerken van warmteoverdrachtsvermogen en sterke temperatuuruniformiteit.
Zonnecellen ontwikkelen zich snel in de richting van een hoge warmtefluxdichtheid en -prestaties, wat grote uitdagingen vormt voor hun thermische beheersystemen. Door traditionele koeltechnologieën (luchtkoeling, vloeistofkoeling) en nieuwe koeltechnologieën (microkanaalkoeling, jet-impingement-koeling, enz.) te vergelijken en analyseren, kan worden vastgesteld dat nieuwe koeltechnologieën de thermo-elektrische efficiëntie van batterijen effectief kunnen verbeteren door de warmteoverdracht te verbeteren. , waardoor het warmtedissipatiegebied groter wordt en de stroomsnelheid van de werkvloeistof toeneemt. De apparatuur is echter complex. De kosten zijn hoger dan bij traditionele koeltechnologieën
De onderlinge koppeling tussen koeltechnologieën zoals luchtkoeling, vloeistofkoeling, microkanalen en warmtepijpen kan de warmtedissipatie-efficiëntie van zonnecellen verder verbeteren, en is ook de ontwikkelingsrichting van geavanceerde thermische beheersystemen.
