液浸聚光光伏系統(tǒng)冷卻工質二甲基硅油的光學特性研究.pdf

1、液浸聚光光伏系統(tǒng)冷卻工質二甲基硅油的液浸聚光光伏系統(tǒng)冷卻工質二甲基硅油的光學特性研究光學特性研究Studyonopticalacteristicofdimethylsiliconoilappliedincoolingfliquidimmersedconcentrationphotovoltaic(CPV)systems一級學科：化學工程與技術學科專業(yè)：環(huán)境化工作者姓名：張博陽指導教師：王一平天津大學化工學院二零一五年五月中文摘要中文摘要

2、近年來，由于聚光光伏（CPV）發(fā)電技術由于其可以有效地提高發(fā)電效率，并大幅度節(jié)約光伏系統(tǒng)發(fā)電的成本而被廣泛地關注。在聚光光伏電池的散熱方法中，采用二甲基硅油與聚光太陽電池直接接觸換熱，可以使聚光電池保持較低的工作溫度。但是隨著系統(tǒng)運行時間的增加以及聚光倍數(shù)的提高，二甲基硅油無法保持良好的光學特性，從而影響了系統(tǒng)的電力輸出。針對這一問題，本文提出利用加速壽命試驗的手段，建立了以聚光硅電池為發(fā)電主體模擬系統(tǒng)，從以下方面對長期液浸條件下二甲基

3、硅油的光學特性進行了研究。1、設計并研究了以氣力提升驅動液體循環(huán)流動的氣升式環(huán)流反應器。研究結果表明：表觀氣速、液體的黏度和溫度都對氣含率有影響；其中表觀氣速與表觀液速呈現(xiàn)正相關關系；反應器受光面的溫度軸向分布相對均勻，且均勻程度隨表觀氣速呈正相關。2、對室外老化因素對二甲基硅油光學特性的影響進行了研究。結果表明：系統(tǒng)運行過程中的光、熱和氧老化因素均會導致二甲基硅油的光學特性降低，從而使得電池的電性能降低。由于聚光硅電池的量子效率在可見

4、光波段明顯高于紫外波段和近紅外波段，因此二甲基硅油的可見光波段的光譜透過率的降低會使得電池的電性能明顯衰減。3、研究了長期液浸過程中二甲基硅油光學特性的變化機理。結果表明：二甲基硅油在光、熱和氧的耦合作用下發(fā)生了分子重排反應和光氧化反應。其中分子重排反應生成了環(huán)狀聚硅氧烷化合物，這一部分產(chǎn)物的光學特性僅略低于二甲基硅油，并不是導致硅油光學特性大幅度降低的主要原因。光氧化反應生成長鏈線型聚硅氧烷化合物，這類化合物經(jīng)紅外光譜檢測到含有生色團

5、和助色團，可以大幅度降低二甲基硅油的光學特性。4、以《聚光光伏國際標準》IEC62108為參考，建立了以二甲基硅油作為液浸冷卻工質的使用壽命分析方法，同時提出和比較了兩種針對老化硅油的回收方法。分析表明：在光熱氧耦合作用下，二甲基硅油光譜透過率衰減呈現(xiàn)紫外波段、可見光波段和近紅外波段順次下降的規(guī)律，Jnp下降速率逐漸增加。對于使用聚光硅電池的聚光光伏系統(tǒng)，二甲基硅油的Jnp低于0.871時，便達到使用壽命的終點。利用實驗方法得出了不同溫