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oe1(光电查) - 科学论文

10 条数据
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  • 基于有限元模拟的微散热器耦合聚光太阳能电池性能极限估算

    摘要： 聚光光伏（CPV）技术利用廉价光学元件放大辐照度并将其聚焦于小型太阳能电池，从而提取更多电能。然而，提高太阳光浓度会导致光伏电池温度升高，这可能影响其性能甚至造成故障。为解决这一问题，不同类型的CPV系统采用主动和被动冷却机制。本研究确定了被动冷却系统的极限，并根据太阳能电池的推荐工作温度建立了需要主动冷却系统的条件。我们研究了三种不同基板材料上太阳能电池在不同太阳光浓度下的温度特性。结果表明，电池温度与浓度比呈线性关系，与环境温度相关但与基板材料无关。此外，与平板散热器相比，集成微翅片散热器分别使直接键合铜（DBC）、绝缘金属基板（IMS）和硅晶圆（Si晶圆）基板的散热效率提高了25.32%、23.13%和22.24%。与DBC和硅晶圆基板相比，IMS基板的低热阻在维持电池温度<80°C并允许更广泛的高浓度比范围方面表现出最佳的热性能。

    关键词： 集中度比率、被动冷却、微翅片散热器、有限元、聚光光伏、平板散热器

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 独立式硅光伏板新型被动冷却策略分析

    摘要： 基于硅的光伏（PV）面板对工作温度敏感，尤其在暴露于高太阳辐照度水平时。这种敏感性表现为光伏能量转换效率（电效率）下降以及因热疲劳导致的面板寿命缩短。本研究针对市售50W独立式硅光伏面板，提出并数值模拟了多种新型被动冷却策略。研究重点考察这些改进措施对特定光伏面板层温度及速度场分布的影响。所用数值模型是在先前通过实验验证的模型基础上升级而来。数值研究了三种不同被动冷却方案，其中最具潜力的是在光伏面板前表面开设狭缝的方案，可使面板工作温度降低约4°C；其他方案的降温效果较弱（降幅不足1.0°C）。采用新型光伏面板边框材料被证实是可行方案。研究发现，所有改进措施总体上都能提升光伏面板性能，并减少商用光伏面板生产中的材料消耗。

    关键词： 光伏技术、数值分析、被动冷却、可再生能源、能源效率

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 太阳能电池被动冷却的光谱选择性方法：综述

    摘要： 太阳能电池在白天运行时因电能转换效率有限而产生废热。这种热量会升高电池工作温度，进而对其电效率产生不利影响。为此，学界已开发出多种冷却方案，包括强制风冷/水冷、光伏-光热混合系统以及相变材料光伏应用等。近年来，通过改变太阳能电池对阳光和热辐射的光谱响应来实现被动冷却的新概念被提出并发展，这一技术从材料科学到工程领域都引发了广泛关注。 本文从基本原理到具体实践，系统评述与分析了通过光谱选择性方法实现太阳能电池被动冷却的最新进展，包括电池辐射冷却和全光谱热管理技术。同时探讨了该新型冷却技术开发中的技术挑战。本文致力于通过调控太阳能电池的光谱特性，系统介绍这种新型被动冷却技术，旨在为电池冷却领域开辟新途径。

    关键词： 辐射冷却、热管理、光谱选择性滤光片、太阳能电池、被动冷却、热辐射

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 被动冷却条件下高聚光多结太阳能电池的性能、极限与热应力分析

    摘要： 将太阳辐射集中到三结太阳能电池表面会导致电池温度过高和系统故障。最近，针对这类系统提出了几种冷却方法。然而，文献中尚未发现关于维持这些系统在不同气象和运行条件下稳定运行所需关键传热系数的定量评估。因此，本研究为最新的三结AZUR SPACE太阳能电池建立了一个全面的三维耦合热力-结构模型。该模型用于研究高倍聚光光伏系统在不同太阳聚光比（CR）、环境温度、直接太阳辐照度、风速、背面传热系数和铜II基底面积比下的性能表现。此外，通过改变背面铜层面积对典型太阳能电池组件进行改进，提出了一种新型电池结构。结果表明：在相同背面传热系数条件下，环境温度、聚光比和直接太阳辐照度的升高会显著增加预测的电池温度；而在相同背面传热系数和聚光比条件下，增大铜II基底面积比能显著降低平均电池温度。当背面传热系数达到最高值时，随着铜II基底面积的增加，电池温度会降至某一极限值后保持恒定。在聚光比为50、500、1000和1500倍太阳辐射时，最高背面传热系数的临界值分别约为200、600、1000和1600 W/m2·K。此外，在1600 W/m2·K的最高背面传热系数下，聚光比为50、500、1000和1500倍太阳辐射时，临界面积比分别约为2、3、4和6。

    关键词： 被动冷却、聚光光伏、热应力、三结太阳能电池

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 被动冷却混合热电发电机-聚光光伏?？榈哪昴芰渴占?

    摘要： 传统聚光光伏组件中约60%的入射能量以热能形式耗散。通过与热电发电机(TEG)的混合设计旨在回收部分废热并转化为电能。近期针对小型太阳能电池(3毫米×3毫米)已评估了被动冷却设计的可行性，预计将根据该理念开发新型原型机。然而现有可行性研究均基于参考工况条件，混合?？樵诒浠笃肪诚碌谋硐稚胁幻魅?。本文采用西班牙南部哈恩地区的真实大气数据（包括辐照度、温度及光谱数据），分析了四种TEG-聚光光伏?？樯杓疲ǖ蚙T低温型A、低ZT高温型B、高ZT低温型C、高ZT高温型D）的表现，并与典型纯聚光光伏?？榻卸员取＝峁砻鳎核淙徊慰脊た鱿碌恼逍首罡呖商嵘?.75%，但年均整体效率仅能提高4.30%。本研究结果有助于理解大气条件对这些结构实际表现的影响。

    关键词： 聚光光伏（CPV）、效率提升、年发电量、热电发电机（TEG）、混合系统、被动冷却

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 相变材料集成光伏板的性能分析

    摘要： 光伏（PV）面板的转换效率会随着温度升高而降低。研究表明，光伏温度每上升1摄氏度，效率可能下降高达0.65%。这一现象引发了学者们对缓解和控制光伏温度的广泛关注。在众多应用技术中，相变材料（PCM）因其潜热储能特性，被视为将光伏温度维持在较低水平的潜在解决方案。由此形成的集成系统被称为光伏-相变材料（PV-PCM）系统。本研究通过模拟评估了该系统的日性能和可行性，结果表明添加相变材料可使光伏温度降低24.9°C，从而使发电量提升高达11.02%。研究还证实，相变材料的潜热容量及熔融相变材料的自然对流能有效控制光伏温度，并将光伏向相变材料的热传递速率提高4至5倍。

    关键词： 光伏，相变材料，光伏-相变材料，被动冷却，热管理

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • AIP会议录 [美国物理联合会出版社第15届聚光光伏系统国际会议（CPV-15）- 摩洛哥非斯（2019年3月25-27日）] 第15届聚光光伏系统国际会议（CPV-15）- 超高倍聚光光伏系统中平板散热器冷却机制的有限元分析

    摘要： 聚光光伏（CPV）系统的潜在降本空间与聚光因子密切相关，因为更高的光照浓度意味着太阳能电池所需的半导体材料更少。然而，在如此超高光通量下实现热管理颇具挑战。采用小型化太阳能电池有助于改善热管理效果。在可能的冷却方案中，若可行，使用平板散热器进行被动冷却将是散热最简单的方式，并能加速超高倍率CPV样机的研发。本研究通过三维有限元热模型，探究了2000-10000倍聚光比范围内平板散热器被动冷却的可行性。结果表明：对于1mm×1mm微尺寸太阳能电池，常规铝制平板散热器可在高达10000倍聚光条件下实现有效热管理。

    关键词： 超高浓度、被动冷却、聚光光伏（CPV）、热管理、平板散热器

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 通过针肋提高光伏板性能：理论分析

    摘要： 光伏组件的效率会随温度升高而下降，采用冷却方法可提升发电功率与效率。其中一种策略是通过在组件背面加装散热鳍片实现被动冷却。本研究基于伊朗设拉子地区的逐小时气象数据，通过理论计算对比分析了50瓦光伏板在无鳍片和针状鳍片两种情况下的年发电量。结果表明：安装2厘米、4厘米和6厘米铝制针状鳍片（鳍片与背面总面积比分别为0.17、0.27和0.55）后，发电功率较无鳍片情况提升1.24%至4.16%，相当于年增发1.04至3.50千瓦时电能。

    关键词： 鳍片、光伏板、被动冷却、太阳能

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 独立光伏板被动冷却方法的分析与优化：狭缝的引入

    摘要： 与市售硅基光伏技术相关的主要问题之一，是由光伏组件相对较高的运行温度导致的性能下降。对光伏组件进行适当冷却可减少性能退化并延长传统光伏组件的使用寿命。本文研究了通过引入光伏组件表面开缝结构来改进市售硅基光伏组件的架构，从而实现光伏组件的被动冷却。我们采用数值方法研究了两种不同开缝布局，并进行了优化分析。所建立的数值模型源自经过实验验证的参考模型。针对每种工况，我们进行了详细的流场和热分析，包括针对最小平均电池温度的优化研究。所考察的开缝类型根据开缝方向分为两类：平行于光伏组件倾斜轴（A型）和垂直于光伏组件倾斜轴（B型）。两种情况下，为研究不同开缝尺寸和所有风向的影响，都需要约100次CFD模拟才能完成详细分析和优化。总体而言，采用所研究的开缝改进方案可使平均电池温度降低达3°C，但该改进方案的冷却效果仅在风速不超过5 m/s时具有实际意义。

    关键词： 能源转换效率、可再生能源、光伏技术、数值分析、被动冷却

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 水自然循环与纳米增强相变材料耦合用于光伏组件冷却的潜力

    摘要： 本文介绍了一种新型光伏组件被动冷却系统，该系统采用自然冷却水循环工作。通过基于相变材料（PCM）的冷却系统从冷却水中移除热量。为增加传热表面积，特别设计了锯齿形PCM容器结构。实验第一阶段使用由82 wt%椰子油和18 wt%向日葵油组成的复合油作为PCM。随后为增强PCM与冷却水间的传热性能，将复合油与勃姆石纳米粉末（0.009 w/w）混合。通过监测不同辐射强度下光伏组件的温度及发电功率来评估复合油和纳米复合油的冷却性能。结果表明该系统无需任何泵送装置即可可靠冷却光伏组件。此外，纳米复合PCM的传热效率显著高于普通PCM。在410、530、690 W/m2辐射强度下，相较于参照组，纳米复合油使最大发电功率分别提升了44.74%、46.63%和48.23%。

    关键词： 光伏，相变材料，自然循环，被动冷却，勃姆石纳米颗粒，传热

    更新于2025-09-11 14:15:04