通过水诱导纳米多孔热冷却层提升硅太阳能电池的工作效率

摘要： 硅太阳能电池下方14毫米厚的纳米多孔热冷却层（TCL）将其工作温度从82°C降至68°C。这一降低的工作温度使其绝对工作效率提升了0.75%。对TCL所用材料进行的X射线衍射分析显示其具有非晶特性。扫描电镜图像证实，相互连接的碳颗粒在TCL内形成了微通道。进一步的场发射扫描电镜分析用于检查碳颗粒的深层结构，显示出颗粒内部的纳米多孔形貌。通过BET测量法检测了所用TCL的孔隙率，证实该TCL具有高度多孔性，其比表面积约为798.35平方米/克，平均孔径为2.3纳米。详细研究了诱导水浓度（0.049至0.49毫升/立方厘米）对纳米多孔TCL增强冷却效率的影响。使用饱和水（0.49毫升/立方厘米）的TCL（14毫米厚）进一步将设备工作温度从68°C降至58°C，且设备在该温度下持续运行约三小时。此外，为延长有效作用时间，详细分析了饱和水TCL厚度（4毫米至26毫米）对冷却效率的影响。在太阳能电池下方使用优化后的饱和水TCL，将其工作效率从82°C时的11.4%提升至58°C时的12.69%，显示出电池效率的绝对和相对提升分别为1.29%和11.32%。最后，详细讨论了TCL的热分析及其内部的水冷却机制。