采用铝微通道和非成像光学的超低成本太阳能光伏-热（PVT）集热器实验性能研究

摘要： 电力、空间供暖和热水是现代建筑的普遍需求。太阳能光伏/光热（PVT）技术非常适合以分布式和可再生方式提供这些能源，然而当前PVT技术的高成本仍是主要实施障碍——该技术与低成本独立光伏组件竞争屋顶空间。为降低成本，研发了一种新型太阳能PVT集热器：用低成本非成像光学元件替代传统封装材料，采用高导热效率的铝微通道替代板管式换热材料。使用SunPower硅太阳能电池制造的1.2平方米孔径原型机，在环境温度下实现57.4%热效率和12.3%电效率，最高（滞止）温度约80°C。据此推算，在5.5千瓦时/平方米/天的太阳能资源条件下，该PVT集热器每年每平方米可发电226千瓦时、产热603千瓦时，相当于减少1280千瓦时天然气消耗和183.8千克二氧化碳排放。其技术性能与现有商用PVT系统相当，但模块预估成本更低（81美元/平方米或0.54美元/峰瓦）。对比分析显示，该PVT集热器的安装资本成本仅为光伏+供热组合方案的85%，且仅需70%的屋顶面积。