聚光型太陽能電池冷卻用板式換熱器
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1太陽電池冷卻的必要性
一般商用太陽電池的光電轉換效率為6%~15%,在運行的過程中,未被利用的太陽輻射能除了一部分被反射外其余大部分被電池吸收轉化為熱能;如果這些吸收的熱量不能及時排除,電池溫度就會逐漸升高,發(fā)電效率降低(據統計電池組件溫度每降低1K輸出電量增加0.2%~0.5%),太陽電池長期在高溫下工作還會因迅速老化而縮短使用壽命。
聚光型光伏發(fā)電技術采用低成本的反射鏡或者透鏡可以減少使用部分昂貴的太陽電池,太陽電池工作在低倍甚**倍的光強照射下,單位面積的有效輸出功率大幅增加發(fā)電成本大幅下降,但是隨著單位面積的電池板輻射光強的增加吸收的熱量也增加,電池的溫度控制和散熱問題也更為**。
水冷卻方式
水冷卻方式可分為自然循環(huán)冷卻和強制循環(huán)冷卻;水冷卻系統的設計關鍵是保證太陽電池與換熱器表面間良好的熱傳導和電絕緣。典型的水冷卻系統由換熱器、水箱、若干連接閥門等部件組成,換熱器的結構通常有管板式、流道式和水箱底座式等。管板式結構是參照傳統的平板太陽能集熱板發(fā)展而來的,能很好解決工質的滲漏和電池的絕緣;流道式結構則同空氣流道散熱相似,換熱工質與電池接觸面積大換熱效果高,但存在工質的滲漏和電池的絕緣等問題;水箱底座式將太陽電池直接粘接到具有斜面的水箱上,水箱作為工質容器和系統底座。SolarSystems公司報道了一種應用于拋物型聚光式光伏發(fā)電系統的水冷卻系統,電池的背面設置了平行的水流窄通道,試驗結果表明在340倍的聚光條件下,當水流量為0.56kg/(m2·s)和泵功率為86W時,太陽電池的平均溫度為38.52℃,電池效率為24.0%;如果能夠充分利用冷卻水的熱量,系統的綜合能量利用率可**過70%。表1列舉了一些研究者關于空氣和水在自然對流或強制對流冷卻時系統熱阻的比較。