研究目的
预测光伏板在标称运行条件下的热行为及其对不同层间界面内部机械应力的影响。
研究成果
热力学模型成功预测了光伏组件在标准测试条件(NOCT)下的温度与应力分布,其结果与制造商数据及先前模拟验证相符。研究发现应力值较低(千帕量级),但在恶劣条件下可能引发长期机械疲劳与性能退化。未来研究应涵盖其他工况下的模拟,并分析组件边框导致的边缘效应。
研究不足
该研究仅限于标准测试条件(NOCT)下的二维模拟,这些条件较为理想,可能无法代表沙漠气候等严苛工况。模型未考虑减反射涂层和铜带导线,假设材料特性各向同性且与温度无关,也未考虑边缘效应或实时变化条件。在更恶劣的环境中可能出现更高的应力和位移,参数化研究或三维建??商峁└娴募狻?/p>
1:实验设计与方法选择:
采用商业软件ABAQUS/CAE进行完全耦合的热-力有限元模拟。该模型借鉴了先前研究,并考虑了光伏组件的多层结构特性,假设材料具有各向同性且温度无关的特性。
2:样本选择与数据来源:
光伏组件几何结构基于VOLTEC Solar公司生产的商用单晶VSMS275组件。材料(前玻璃、硅、EVA、PET)的热力学性能参数引自文献资料。
3:实验设备与材料清单:
使用ABAQUS/CAE软件进行有限元模拟;材料包括前玻璃、硅电池片、EVA封装胶膜、PET背板,均采用指定厚度与性能参数。
4:实验流程与操作步骤:
建立二维模型并采用CPE4T单元生成网格。在NOCT工况(辐照度=800 W/m2,环境温度=20°C,风速=1 m/s,开路状态)下进行瞬态模拟直至达到平衡状态。计算并施加生热、对流及辐射热通量。力学边界条件设置为:两侧对称约束,顶部和底部自由边界,玻璃层设置锚定点。
5:数据分析方法:
将结果与先前MATLAB模拟数据进行对比验证。通过分析温度场、位移场及应力分布(如S22、S12等分量),识别应力集中区域及潜在失效部位。
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