Sistema de gestió tèrmica de cèl·lules solars
El desenvolupament i la utilització de noves tecnologies han accelerat el procés d'explotació excessiva dels recursos naturals. La utilització excessiva dels recursos naturals ha empitjorat els problemes ambientals com l'efecte hivernacle i l'esgotament de la capa d'ozó, no només afectant el medi de vida de les generacions futures, sinó que també ha provocat una forta disminució dels recursos disponibles, dificultant seriosament la innovació i el desenvolupament de la tecnologia industrial. En els darrers anys, les cèl·lules solars s'estan desenvolupant ràpidament cap a una alta densitat de flux de calor i un alt rendiment, l'augment de la temperatura de les cèl·lules solars amb una intensitat de llum elevada i un corrent elevat condueix a una disminució del seu rendiment fotoelèctric i una vida útil escurçada. Es necessita un sistema de gestió tèrmica eficient per garantir la seguretat i l'estabilitat de la bateria.
Actualment, l'eficiència de conversió del laboratori de cèl·lules solars concentrades ha arribat al 47,1%, mentre que les cèl·lules de silici monocristal·lí populars del mercat tenen una eficiència de conversió de només el 26,7%. Factors com el tipus de mòdul, les pèrdues elèctriques i l'entorn de treball sempre han restringit la millora de l'eficiència del sistema de generació d'energia fotovoltaica. Entre ells, l'efecte de la temperatura és el factor clau que afecta el rendiment de les cèl·lules fotovoltaiques. La potència de sortida i l'eficiència de conversió d'energia del sistema disminueixen molt amb l'augment de la temperatura de treball de les cèl·lules fotovoltaiques. Les estadístiques de recerca mostren que per cada 1 grau d'augment de la temperatura de treball de les cèl·lules solars, l'eficiència de conversió disminueix un 0,4%~0,5%. Tot i que l'efecte de la temperatura dels diferents tipus de cèl·lules solars varia, encara pot dificultar el desenvolupament de la tecnologia i els materials de les cèl·lules solars per millorar l'eficiència.
La investigació sobre la refrigeració de les cèl·lules solars és una sèrie de solucions desenvolupades pels investigadors per abordar la intensitat de la llum desigual i l'alta densitat de flux de calor que provoquen una temperatura desigual de la bateria, un sobreescalfament local i un augment de la temperatura mitjana a mesura que augmenta la relació de concentració. Amb la millora de la tecnologia i la demanda de dissipació de calor, la tecnologia de gestió tèrmica de les cèl·lules solars es divideix en refrigeració tradicional (refrigeració per aire, refrigeració líquida) i noves tecnologies de refrigeració, com ara refrigeració de microcanals, refrigeració per impacte de raig i refrigeració de material de canvi de fase.
La tecnologia de refrigeració per aire redueix la temperatura de treball de les cèl·lules solars permetent que l'aire flueixi a través del mòdul de refrigeració mitjançant convecció natural o forçada. Cuce et al. instal·leu dissipadors de calor d'aleta d'alumini a la part posterior de les cèl·lules solars, que poden augmentar la potència de sortida de les cèl·lules en un 13%. La temperatura de les cèl·lules solars es redueix un 5,4% i un 11% respectivament en condicions de convecció d'autoescalfament i convecció forçada, i la potència de sortida augmenta un 8% i un 16% respectivament, Bayrak et al. obtingut mitjançant mesures a l'aire lliure que el refredament de les aletes pot controlar la bateria dins del rang de temperatura admissible.
La refrigeració líquida es refereix a la transferència oportuna de calor generada per les cèl·lules solars al món exterior mitjançant fluids líquids de treball. Zilli et al. van utilitzar sistemes de broquets refrigerats per aigua a alts nivells d'irradiació, donant lloc a un augment relatiu de la potència i l'eficiència de les cèl·lules de silici policristalí en un 12,26% i un 12,17%. El mètode de refrigeració òptim és refredar simultàniament les superfícies frontal i posterior de les cèl·lules, i l'eficiència de conversió i la potència de sortida de les cèl·lules solars es poden millorar fins al 40,572% i 20,083 W, respectivament. En comparació amb la refrigeració per aire, la refrigeració líquida té una gran capacitat de transferència de calor, té un efecte significatiu en la millora del rendiment de les cèl·lules solars.
Actualment, la tecnologia de tubs de calor està implicada en els esquemes de refrigeració del control tèrmic aeroespacial, xips d'ordinador i servidor i dispositius electrònics d'alta potència. Com a nou tipus de mètode de refrigeració, s'està prestant atenció gradual a la tecnologia de tubs de calor en el camp de les aplicacions de refrigeració de cèl·lules solars. Segons diferents principis de funcionament, els tubs de calor es poden dividir en tres tipus: tubs de calor per gravetat, tubs de calor de bucle i tubs de calor polsants. Les aplicacions de refrigeració són complexes i diverses, i l'estructura de les canonades de calor tampoc no és coherent, té les característiques de capacitat de transferència de calor i una forta uniformitat de temperatura.
Les cèl·lules solars s'estan desenvolupant ràpidament cap a una densitat i un rendiment de flux de calor elevats, plantejant grans reptes als seus sistemes de gestió tèrmica. Comparant i analitzant les tecnologies de refrigeració tradicionals (refrigeració per aire, refrigeració líquida) i les noves tecnologies de refrigeració (refrigeració per microcanals, refrigeració per impacte de jet, etc.), es pot trobar que les noves tecnologies de refrigeració poden millorar eficaçment l'eficiència termoelèctrica de les bateries millorant la transferència de calor. , augmentant l'àrea de dissipació de calor i augmentant el cabal de fluid de treball. No obstant això, l'equip és complex, el cost és més elevat que les tecnologies de refrigeració tradicionals
L'acoblament mutu entre tecnologies de refrigeració com ara refrigeració per aire, refrigeració líquida, microcanals i tubs de calor pot millorar encara més l'eficiència de dissipació de calor de les cèl·lules solars, i també és la direcció de desenvolupament de sistemes avançats de gestió tèrmica.
