基于吸濕材料的太陽電池組件蒸發(fā)冷卻實驗研究.pdf

1、太陽能光伏是最有利用前景的可再生能源利用技術(shù)之一，在能源日漸枯竭、環(huán)境惡化的今天，大力發(fā)展太陽能光伏技術(shù)具有戰(zhàn)略意義。
　　實驗表明，無論晶硅還是非晶硅太陽電池，其光電轉(zhuǎn)換效率都隨溫度升高而下降。晶硅太陽電池溫度每升高1℃，效率下降0.35％～0.7％。無疑地，這種特性對于工作在輻射強、溫度高的環(huán)境中的電池的轉(zhuǎn)換效率是極其不利的。研究如何降低工作在輻射強、溫度高的環(huán)境中的太陽電池的溫度對提高其發(fā)電效率，延長其工作壽命大有裨益。

2、r>　　本文根據(jù)太陽電池組件傳熱模型及直接蒸發(fā)冷卻原理，采用實驗研究及對比分析的方法，研究太陽電池組件自然蒸發(fā)降溫可能性及方法。設(shè)計并制作了以鋁合金材料作為背板的太陽電池組件，將吸濕材料直接貼敷于太陽電池背板表面，依靠虹吸作用將水分布到整個組件背板表面，對太陽電池有無蒸發(fā)冷卻情況進行實驗測試，以檢驗所采用的蒸發(fā)冷卻方法的有效性和實用性，研究內(nèi)容如下所述。
　　本論文第一章綜述了近幾年太陽電池組件冷卻方法的研究現(xiàn)狀，簡述各種冷卻方法

3、原理及效果，闡述了蒸發(fā)冷卻的特點及現(xiàn)有的部分研究成果，提出將吸濕材料應(yīng)用于太陽電池組件蒸發(fā)冷卻的設(shè)想;
　　第二章分析太陽電池傳熱模型及直接蒸發(fā)冷卻原理，結(jié)合能量守恒定律、質(zhì)量守恒定律，運用熱網(wǎng)絡(luò)法建立了太陽電池組件的傳熱模型，具體分析太陽電池組件冷卻的條件與特殊性，分析符合于本實驗條件的對流換熱狀態(tài)與相應(yīng)的換熱參數(shù);進行了蒸發(fā)冷卻換熱的理論分析。在此基礎(chǔ)上，對冷卻后穩(wěn)態(tài)溫度進行模擬計算。初步了解蒸發(fā)冷卻對太陽電池組件降溫效果;<

4、br>　　第三章設(shè)計了太陽電池組件蒸發(fā)冷卻實驗方案。利用實驗對比分析的方法對蒸發(fā)冷卻的關(guān)鍵部件---冷卻介質(zhì)（蒸發(fā)填料）進行選取，最終確定吸水性好、保水率低、重復(fù)吸水性好的三種無紡布:竹炭纖維無紡布（1＃布）、針棉（2＃布）、噴膠棉（3＃布）作為蒸發(fā)填料分別進行蒸發(fā)冷卻實驗;對實驗中所用到的關(guān)鍵設(shè)備、儀器進行了選型和精度校核;通過分析，確定對不同光照、不同風(fēng)速、不同空氣溫度、不同空氣濕度下電池組件有、無蒸發(fā)冷卻措施進行試驗研究，以明確蒸

5、發(fā)冷卻對提升太陽電池組件轉(zhuǎn)換效率和輸出功率所起的作用大小;搭建了實驗臺并進行實驗;
　　第四章進行實驗結(jié)果分析。通過分析，發(fā)現(xiàn)無論有無蒸發(fā)冷卻，太陽電池組件輸出性能溫度效應(yīng)均很明顯。有蒸發(fā)冷卻條件下太陽電池組件效率明顯高于無蒸發(fā)冷卻條件下的太陽電池組件，但效率提高幅度隨溫度升高而減小;有蒸發(fā)冷卻時背板溫度出現(xiàn)上低下高的現(xiàn)象，對其原因進行了分析，認為此現(xiàn)象與水受重力作用，上面的水冷卻后溫度升高，堆積于蒸發(fā)填料下部有關(guān)。通過擬合，得出

6、有蒸發(fā)冷卻和無蒸發(fā)冷卻情況下轉(zhuǎn)換效率隨溫度變化的線性方程;
　　第五章進行蒸發(fā)冷卻速率的因素對太陽電池組件轉(zhuǎn)換效率的影響分析。針對影響蒸發(fā)冷卻速率的三種因素中的兩種---風(fēng)速、空氣相對濕度，進行定風(fēng)速下空氣相對濕度對太陽電池組件轉(zhuǎn)換效率的影響實驗和定空氣相對濕度下風(fēng)速對太陽電池轉(zhuǎn)組件換效率的影響實驗。實驗結(jié)果表明，給定光照強度、空氣溫度、風(fēng)速情況下，電池轉(zhuǎn)換效率隨空氣相對濕度增加而線性下降，而自然通風(fēng)冷卻時太陽電池組件轉(zhuǎn)換效率基本

7、不隨空氣濕度變化;定空氣濕度下，電池轉(zhuǎn)換效率隨風(fēng)速增加而上升。
　　得出結(jié)論:1、通過蒸發(fā)冷卻方法降低太陽電池溫度是一種有效的方法;2、通過對五種無紡布對比實驗，選出吸水性能好，保水率低、重復(fù)吸水性能好的竹炭纖維布、針棉、噴膠棉三種無紡布作為本文實驗用蒸發(fā)填料。利用無紡布進行蒸發(fā)冷卻時，太陽電池背板出現(xiàn)溫度梯度:1＃布時背板上最大溫差5℃，2＃布為6℃，3＃布為6.5℃。1＃布溫度分布較均勻;3、通過蒸發(fā)冷卻，三種無紡布降溫冷卻效

8、果明顯，太陽電池組件效率比自然通風(fēng)冷卻有所提升:1＃布全天提升13.6％、2＃布7.2％、3＃布6.7％;4、當太陽輻射強度平均值為670W/m2，空氣溫度平均值為33℃時，風(fēng)速3m/s的情況下，空氣相對濕度每升高5％，有冷卻時電池轉(zhuǎn)換效率下降0.8％。當太陽輻射強度平均值為740W/m2，空氣溫度平均值為33℃，空氣相對濕度34％時，風(fēng)速每增加1m/s，無蒸發(fā)冷卻時的轉(zhuǎn)換效率增加1.7％，有冷卻時的轉(zhuǎn)換效率增加2.7％。說明風(fēng)速對有冷