太阳能电池冷却专用

　1热管冷却技术

　　在聚光型光伏发电系统利用菲涅耳透镜或者抛物面反射镜来聚光时,由于阳光不能均匀地投射在电池组件表面,将引起电池间的电阻不均匀导致电池效率降低;James和Williams指出,在1000倍日照的聚光条件下照射度的不均匀将会造成4%以上的效率损失。热管是一种高效传热元件,同时具有很好的均温性能,非常适用于聚光条件下的电池冷却。采用热管冷却热管的蒸发端紧贴太阳电池的背面,冷凝段暴露在大气中与周围空气进行自然对流换热,安装翅片增加散热面积可以提高冷凝段的换热效果。由于冷却元件的温度一般要求在20～100℃内,热管的设计可选择R-11或R-22以及水作为工作液体。采用水作为工作液体,在温度不超过140℃时,热管的散热热流可达到250～1000kW/m²。Akbarzadeh和Wadowski报道了一种带扁平状铜热管蒸发端的热管冷却系统,太阳电池垂直粘贴扁平的铜热管蒸发端;研究表明:在有太阳的天气情况下,该系统的聚光率是20倍,采用热管冷却系统后电池的温度上升不会超过46℃;不用热管冷却电池的温度超过84℃
    2微通道冷却技术
    微通道冷却器的体积小,可以直接对毫米甚至微米级的热源进行冷却;但是冷却器的温度梯度和压力损失较大,因此泵或风机耗功较大。微通道冷却器水冷却系统的设计关键是保证太阳电池与换热器表面间良好的热传导和电绝缘。如果能在太阳电池的生产过程中直接在电池背面灼刻微通道,那么无论从冷却效果还是经济上来说都是一种很好的方法。Vincenzi等人采用这种方案制成了面积为30×30cm²光电池,测试结果表明,工作在120倍的日照聚光强度下,系统的热阻为0.4cm²·K/W。今后的研究工作重点将是改进微通道的结构,使用岐管式微通道或相变微通道作为冷却方法等。
   3液体射流冲击冷却技术
液体射流冲击冷却技术可以获得很低的热阻(通常只有0.01～0.1cm²K/W),目前已广泛用于金属的热处理、内燃机及燃气涡轮的冷却以及高功率电子设备的温度控制。该技术应当也能应用于太阳电池冷却,当然,喷嘴应设计成阵列形式。不过在运行中,从一个喷嘴出来的水流往往会影响到邻近的喷嘴出来的水流,导致射流流体间的干扰增加总体的换热系数下降。射流冲击阵列的流体流态和换热特性,与喷嘴到冷却表面的距离、喷嘴形状及倾斜度、普朗特数和雷诺数等有很大关系。Anja.Royne等人在实验研究的基础上提出了一种用于聚光条件下太阳电池矩阵的射流冲击冷却模型,并对冷却系统的各项参数进行了优化设计。