Σύστημα διαχείρισης θερμικών ηλιακών κυττάρων
Η ανάπτυξη και η χρήση νέων τεχνολογιών έχουν επιταχύνει τη διαδικασία της υπερβολικής εκμετάλλευσης των φυσικών πόρων. Η υπερβολική χρήση των φυσικών πόρων έχει επιδεινώσει περιβαλλοντικά προβλήματα όπως το φαινόμενο του θερμοκηπίου και η καταστροφή του στρώματος του όζοντος, επηρεάζοντας όχι μόνο το περιβάλλον διαβίωσης των μελλοντικών γενεών, αλλά και προκαλώντας απότομη μείωση των διαθέσιμων πόρων, εμποδίζοντας σοβαρά την καινοτομία και την ανάπτυξη της βιομηχανικής τεχνολογίας. Τα τελευταία χρόνια, οι ηλιακές κυψέλες εξελίσσονται ταχύτατα προς υψηλή πυκνότητα ροής θερμότητας και υψηλή απόδοση. Η αύξηση της θερμοκρασίας των ηλιακών κυψελών υπό υψηλή ένταση φωτός και υψηλό ρεύμα οδηγεί σε μείωση της φωτοηλεκτρικής τους απόδοσης και μείωση της διάρκειας ζωής. Απαιτείται ένα αποτελεσματικό σύστημα θερμικής διαχείρισης για να διασφαλιστεί η ασφάλεια και η σταθερότητα της μπαταρίας.
Επί του παρόντος, η εργαστηριακή απόδοση μετατροπής των συμπυκνωμένων ηλιακών κυψελών έχει φτάσει το 47,1%, ενώ οι δημοφιλείς κυψέλες μονοκρυσταλλικού πυριτίου στην αγορά έχουν απόδοση μετατροπής μόνο 26,7%. Παράγοντες όπως ο τύπος της μονάδας, οι ηλεκτρικές απώλειες και το εργασιακό περιβάλλον περιόριζαν πάντα τη βελτίωση της απόδοσης του συστήματος παραγωγής φωτοβολταϊκών ενέργειας. Μεταξύ αυτών, το φαινόμενο της θερμοκρασίας είναι ο βασικός παράγοντας που επηρεάζει την απόδοση των φωτοβολταϊκών στοιχείων. Η ισχύς εξόδου και η απόδοση μετατροπής ενέργειας του συστήματος μειώνονται σημαντικά με την αύξηση της θερμοκρασίας λειτουργίας των φωτοβολταϊκών στοιχείων. Τα ερευνητικά στατιστικά δείχνουν ότι για κάθε 1 βαθμό αύξησης της θερμοκρασίας λειτουργίας των ηλιακών κυψελών, η απόδοση μετατροπής μειώνεται κατά 0,4%~0,5%. Αν και η επίδραση της θερμοκρασίας διαφορετικών τύπων ηλιακών κυψελών ποικίλλει, μπορεί να παρεμποδίσει την ανάπτυξη τεχνολογίας και υλικών ηλιακών κυψελών για τη βελτίωση της απόδοσης.
Η έρευνα για την ψύξη των ηλιακών κυττάρων είναι μια σειρά λύσεων που αναπτύχθηκε από ερευνητές για την αντιμετώπιση της ανομοιόμορφης έντασης φωτός και της υψηλής πυκνότητας ροής θερμότητας που οδηγούν σε ανομοιόμορφη θερμοκρασία μπαταρίας, τοπική υπερθέρμανση και αυξημένη μέση θερμοκρασία καθώς αυξάνεται η αναλογία συγκέντρωσης. Με τη βελτίωση της τεχνολογίας και της ζήτησης απαγωγής θερμότητας, η τεχνολογία θερμικής διαχείρισης των ηλιακών κυψελών χωρίζεται σε παραδοσιακή ψύξη (αερόψυξη, υγρή ψύξη) και σε νέες τεχνολογίες ψύξης όπως ψύξη μικροκαναλιού, ψύξη πρόσκρουσης πίδακα και ψύξη υλικού αλλαγής φάσης.
Η τεχνολογία ψύξης αέρα μειώνει τη θερμοκρασία λειτουργίας των ηλιακών κυψελών επιτρέποντας στον αέρα να ρέει μέσω της μονάδας ψύξης μέσω φυσικής ή εξαναγκασμένης μεταφοράς. Οι Cuce et al. εγκαταστήστε ψύκτρες με πτερύγια αλουμινίου στο πίσω μέρος των ηλιακών κυψελών, οι οποίες μπορούν να αυξήσουν την ισχύ εξόδου των κυψελών κατά 13%. Η θερμοκρασία των ηλιακών κυψελών μειώνεται κατά 5,4% και 11% αντίστοιχα υπό συνθήκες αυτοθέρμανσης και εξαναγκασμένης μεταφοράς, και η ισχύς εξόδου αυξάνεται κατά 8% και 16% αντίστοιχα, Bayrak et al. που λαμβάνονται μέσω μετρήσεων σε εξωτερικούς χώρους ότι η ψύξη πτερυγίων μπορεί να ελέγξει την μπαταρία εντός του επιτρεπόμενου εύρους θερμοκρασίας.
Η υγρή ψύξη αναφέρεται στην έγκαιρη μεταφορά θερμότητας που παράγεται από τις ηλιακές κυψέλες στον έξω κόσμο μέσω υγρών ρευστών λειτουργίας. Οι Zilli et al. χρησιμοποιούσε υδρόψυκτα συστήματα ακροφυσίων σε υψηλά επίπεδα ακτινοβολίας, με αποτέλεσμα τη σχετική αύξηση της ισχύος και της απόδοσης των κυψελών πολυκρυσταλλικού πυριτίου κατά 12,26% και 12,17%. Η βέλτιστη μέθοδος ψύξης είναι η ταυτόχρονη ψύξη της μπροστινής και της πίσω επιφάνειας των κυψελών και η απόδοση μετατροπής και η ισχύς εξόδου των ηλιακών κυψελών μπορούν να βελτιωθούν σε 40,572% και 20,083 W, αντίστοιχα. Σε σύγκριση με την ψύξη αέρα, η υγρή ψύξη έχει ισχυρή ικανότητα μεταφοράς θερμότητας, έχει σημαντική επίδραση στη βελτίωση της απόδοσης των ηλιακών κυψελών.
Επί του παρόντος, η τεχνολογία σωλήνων θερμότητας εμπλέκεται στα συστήματα ψύξης του θερμικού ελέγχου της αεροδιαστημικής, των τσιπ υπολογιστών και διακομιστών και των ηλεκτρονικών συσκευών υψηλής ισχύος. Ως νέος τύπος μεθόδου ψύξης, η τεχνολογία των σωλήνων θερμότητας δίνεται σταδιακά στο πεδίο των εφαρμογών ψύξης ηλιακών κυψελών. Σύμφωνα με διαφορετικές αρχές λειτουργίας, οι σωλήνες θερμότητας μπορούν να χωριστούν σε τρεις τύπους: σωλήνες θερμότητας βαρύτητας, σωλήνες θερμότητας βρόχου και σωλήνες παλμικής θερμότητας. Οι εφαρμογές ψύξης είναι πολύπλοκες και ποικίλες, και η δομή των σωλήνων θερμότητας δεν είναι επίσης συνεπής, Έχει τα χαρακτηριστικά ικανότητας μεταφοράς θερμότητας και ισχυρής ομοιομορφίας θερμοκρασίας.
Οι ηλιακές κυψέλες αναπτύσσονται ταχύτατα προς την υψηλή πυκνότητα και απόδοση θερμικής ροής, θέτοντας μεγάλες προκλήσεις στα συστήματα θερμικής διαχείρισης τους. Συγκρίνοντας και αναλύοντας τις παραδοσιακές τεχνολογίες ψύξης (αερόψυξη, υγρή ψύξη) και τις νέες τεχνολογίες ψύξης (ψύξη μικροκαναλιού, ψύξη με πρόσκρουση πίδακα κ.λπ.), μπορεί να βρεθεί ότι οι νέες τεχνολογίες ψύξης μπορούν να βελτιώσουν αποτελεσματικά τη θερμοηλεκτρική απόδοση των μπαταριών βελτιώνοντας τη μεταφορά θερμότητας , αυξάνοντας την περιοχή απαγωγής θερμότητας και αυξάνοντας τον ρυθμό ροής του ρευστού εργασίας. Ωστόσο, ο εξοπλισμός είναι πολύπλοκος, Το κόστος είναι υψηλότερο από τις παραδοσιακές τεχνολογίες ψύξης
Η αμοιβαία σύζευξη μεταξύ τεχνολογιών ψύξης όπως η ψύξη αέρα, η υγρή ψύξη, τα μικροκανάλια και οι σωλήνες θερμότητας μπορεί να βελτιώσει περαιτέρω την απόδοση απαγωγής θερμότητας των ηλιακών κυψελών και είναι επίσης η κατεύθυνση ανάπτυξης προηγμένων συστημάτων διαχείρισης θερμότητας.
