Solcelle termisk styringssystem
Udviklingen og udnyttelsen af nye teknologier har fremskyndet processen med overdreven udnyttelse af naturressourcer. Den overdrevne udnyttelse af naturressourcer har forværret miljøproblemer såsom drivhuseffekt og nedbrydning af ozonlaget, hvilket ikke kun påvirker fremtidige generationers livsmiljø, men har også forårsaget et kraftigt fald i de tilgængelige ressourcer, hvilket alvorligt hæmmer innovation og udvikling af industriel teknologi. I de senere år udvikler solceller sig hastigt mod høj varmefluxtæthed og høj ydeevne. Solcellers temperaturstigning under høj lysintensitet og høj strøm fører til et fald i deres fotoelektriske ydeevne og forkortet levetid. Et effektivt termisk styringssystem er nødvendigt for at sikre batteriets sikkerhed og stabilitet.
På nuværende tidspunkt er laboratoriekonverteringseffektiviteten for koncentrerede solceller nået op på 47,1%, mens de populære monokrystallinske siliciumceller på markedet kun har en konverteringseffektivitet på 26,7%. Faktorer som modultype, elektriske tab og arbejdsmiljø har altid begrænset forbedringen af effektiviteten af fotovoltaisk elproduktionssystem. Blandt dem er temperatureffekten nøglefaktoren, der påvirker fotovoltaiske cellers ydeevne. Systemets udgangseffekt og energiomdannelseseffektivitet falder kraftigt med stigningen i fotovoltaiske cellers arbejdstemperatur. Forskningsstatistikker viser, at for hver stigning på 1 grad i solcellers arbejdstemperatur falder konverteringseffektiviteten med 0,4%~0,5%. Selvom temperatureffekten af forskellige typer solceller varierer, kan den stadig hindre udviklingen af solcelleteknologi og -materialer til at forbedre effektiviteten.
Forskningen i solcellekøling er en række løsninger udviklet af forskere til at adressere den ujævne lysintensitet og høje varmefluxtæthed, der fører til ujævn batteritemperatur, lokal overophedning og øget gennemsnitstemperatur, når koncentrationsforholdet stiger. Med forbedringen af varmeafledningsteknologien og efterspørgslen opdeles solcellernes termiske styringsteknologi i traditionel køling (luftkøling, væskekøling) og nye køleteknologier såsom mikrokanalkøling, jetimpingementkøling og faseskiftende materialekøling.
Luftkøleteknologi reducerer solcellernes arbejdstemperatur ved at lade luft strømme gennem kølemodulet gennem naturlig eller tvungen konvektion. Cuce et al. installer køleplader af aluminium på bagsiden af solcellerne, hvilket kan øge cellernes udgangseffekt med 13%. Temperaturen på solcellerne reduceres med henholdsvis 5,4 % og 11 % under selvopvarmende konvektion og tvungen konvektionsforhold, og udgangseffekten øges med henholdsvis 8 % og 16 %, Bayrak et al. opnået gennem udendørs målinger, at finnekøling kan styre batteriet inden for det tilladte temperaturområde.
Væskekøling refererer til rettidig overførsel af varme genereret af solceller til omverdenen gennem flydende arbejdsvæsker. Zilli et al. brugte vandkølede dysesystemer ved høje bestrålingsniveauer, hvilket resulterer i en relativ stigning i effekt og effektivitet af polykrystallinske siliciumceller med 12,26% og 12,17%. Den optimale kølemetode er samtidig afkøling af cellernes for- og bagside, og solcellernes konverteringseffektivitet og udgangseffekt kan forbedres til henholdsvis 40,572% og 20,083W. Sammenlignet med luftkøling har væskekøling en stærk varmeoverførselsevne, det har en betydelig effekt på at forbedre ydeevnen af solceller.
På nuværende tidspunkt er varmerørsteknologi involveret i køleordningerne for rumfarts termisk kontrol, computer- og serverchips og elektroniske enheder med høj effekt. Som en ny type kølemetode bliver varmerørsteknologien gradvist opmærksom på inden for solcellekøleapplikationer. Ifølge forskellige driftsprincipper kan varmerør opdeles i tre typer: tyngdekraftvarmerør, løkkevarmerør og pulserende varmerør. Køleapplikationerne er komplekse og forskellige, og strukturen af varmerør er heller ikke konsistent, har karakteristika af varmeoverførselsevne og stærk temperaturensartethed.
Solceller udvikler sig hurtigt hen imod høj varmefluxtæthed og ydeevne, hvilket udgør store udfordringer for deres varmestyringssystemer. Ved at sammenligne og analysere traditionelle køleteknologier (luftkøling, væskekøling) og nye køleteknologier (mikrokanalkøling, jetimpingement-køling osv.), kan det konstateres, at nye køleteknologier effektivt kan forbedre batteriernes termoelektriske effektivitet ved at forbedre varmeoverførslen. øger varmeafledningsarealet og øger arbejdsfluidstrømningshastigheden. Udstyret er dog komplekst. Omkostningerne er højere end traditionelle køleteknologier
Den gensidige kobling mellem køleteknologier såsom luftkøling, væskekøling, mikrokanaler og varmerør kan yderligere forbedre solcellernes varmeafledningseffektivitet og er også udviklingsretningen for avancerede termiske styringssystemer.
