Systém tepelného řízení solárních článků
Rozvoj a využívání nových technologií urychlilo proces nadměrného využívání přírodních zdrojů. Nadměrné využívání přírodních zdrojů zhoršilo environmentální problémy, jako je skleníkový efekt a poškozování ozonové vrstvy, což nejen ovlivnilo životní prostředí budoucích generací, ale také způsobilo prudký úbytek dostupných zdrojů, což vážně brzdilo inovace a rozvoj průmyslových technologií. V posledních letech se solární články rychle vyvíjejí směrem k vysoké hustotě tepelného toku a vysokému výkonu. Nárůst teploty solárních článků při vysoké intenzitě světla a vysokém proudu vede ke snížení jejich fotoelektrického výkonu a zkrácení životnosti. K zajištění bezpečnosti a stability baterie je zapotřebí účinný systém řízení teploty.
V současné době dosáhla laboratorní účinnost konverze koncentrovaných solárních článků 47,1 %, zatímco oblíbené monokrystalické křemíkové články na trhu mají účinnost konverze pouze 26,7 %. Faktory jako typ modulu, elektrické ztráty a pracovní prostředí vždy omezovaly zlepšení účinnosti systému výroby fotovoltaické energie. Mezi nimi je teplotní efekt klíčovým faktorem ovlivňujícím výkon fotovoltaických článků. Výstupní výkon a účinnost přeměny energie systému výrazně klesají s rostoucí pracovní teplotou fotovoltaických článků. Statistiky výzkumu ukazují, že s každým zvýšením pracovní teploty solárních článků o 1 stupeň se účinnost konverze sníží o 0,4 %~0,5 %. Ačkoli se teplotní efekt různých typů solárních článků liší, může to stále bránit vývoji technologie solárních článků a materiálů ke zlepšení účinnosti.
Výzkum chlazení solárních článků je řada řešení vyvinutých výzkumníky k řešení nerovnoměrné intenzity světla a vysoké hustoty tepelného toku, které vedou k nerovnoměrné teplotě baterie, místnímu přehřívání a zvýšené průměrné teplotě, když se poměr koncentrace zvyšuje. Se zlepšením technologie rozptylu tepla a poptávky se technologie tepelného managementu solárních článků dělí na tradiční chlazení (chlazení vzduchem, kapalinové chlazení) a nové technologie chlazení, jako je chlazení mikrokanály, chlazení proudovým nárazem a chlazení materiálu s fázovou změnou.
Technologie chlazení vzduchem snižuje pracovní teplotu solárních článků tím, že umožňuje vzduchu proudit chladicím modulem přirozenou nebo nucenou konvekcí. Cuce a kol. instalujte hliníkové chladiče na zadní stranu solárních článků, které mohou zvýšit výstupní výkon článků o 13%. Teplota solárních článků je snížena o 5,4 % a 11 % v podmínkách samoohřívací konvekce a nucené konvekce a výstupní výkon je zvýšen o 8 % a 16 %, v tomto pořadí, Bayrak et al. venkovním měřením bylo zjištěno, že chlazení žeber může řídit baterii v rámci povoleného teplotního rozsahu.
Kapalinové chlazení se týká včasného přenosu tepla generovaného solárními články do vnějšího světa prostřednictvím kapalných pracovních kapalin. Zilli a kol. používaly vodou chlazené tryskové systémy při vysokých úrovních ozáření, což vedlo k relativnímu zvýšení výkonu a účinnosti polykrystalických křemíkových článků o 12,26 % a 12,17 %. Optimálním způsobem chlazení je současné chlazení předního a zadního povrchu článků a účinnost konverze a výstupní výkon solárních článků lze zlepšit na 40,572 % a 20,083 W. Ve srovnání s chlazením vzduchem má kapalinové chlazení silnou schopnost přenosu tepla, má významný vliv na zlepšení výkonu solárních článků.
V současné době je technologie tepelných trubic zapojena do chladicích schémat leteckého tepelného řízení, počítačových a serverových čipů a vysoce výkonných elektronických zařízení. Jako nový typ způsobu chlazení je v oblasti aplikací chlazení solárních článků postupně věnována pozornost technologii heat pipe. Podle různých provozních principů lze tepelné trubice rozdělit do tří typů: gravitační tepelné trubice, smyčkové tepelné trubice a pulzující tepelné trubice. Aplikace chlazení jsou složité a rozmanité a struktura tepelných trubic také není konzistentní, má vlastnosti schopnosti přenosu tepla a silné rovnoměrnosti teploty.
Solární články se rychle vyvíjejí směrem k vysoké hustotě tepelného toku a výkonu, což představuje velkou výzvu pro jejich systémy tepelného managementu. Porovnáním a analýzou tradičních chladicích technologií (vzduchové chlazení, kapalinové chlazení) a nových chladicích technologií (mikrokanálové chlazení, proudové nárazové chlazení atd.) lze zjistit, že nové chladicí technologie mohou účinně zlepšit termoelektrickou účinnost baterií zvýšením přenosu tepla. zvýšením plochy rozptylu tepla a zvýšením průtoku pracovní tekutiny. Zařízení je však složité, náklady jsou vyšší než u tradičních chladicích technologií
Vzájemná vazba mezi chladicími technologiemi, jako je chlazení vzduchem, kapalinové chlazení, mikrokanály a tepelné trubice, může dále zlepšit účinnost odvodu tepla solárních článků a je také směrem vývoje pokročilých systémů tepelného managementu.
