Päikesepatareide soojusjuhtimissüsteem
Uute tehnoloogiate arendamine ja kasutamine on kiirendanud loodusvarade liigset ekspluateerimist. Loodusvarade liigne kasutamine on süvendanud keskkonnaprobleeme nagu kasvuhooneefekt ja osoonikihi kahanemine, mõjutades mitte ainult tulevaste põlvkondade elukeskkonda, vaid põhjustades ka olemasolevate ressursside järsu vähenemise, takistades tõsiselt innovatsiooni ja tööstustehnoloogia arengut. Viimastel aastatel on päikesepatareid kiiresti arenenud suure soojusvoo tiheduse ja suure jõudlusega. Päikesepatareide temperatuuri tõus suure valgustugevuse ja suure voolu korral põhjustab nende fotoelektrilise jõudluse ja kasutusea lühenemist. Aku ohutuse ja stabiilsuse tagamiseks on vaja tõhusat soojusjuhtimissüsteemi.
Praegu on kontsentreeritud päikesepatareide laboratoorsete konversioonide efektiivsus jõudnud 47,1%-ni, samas kui turul populaarsete monokristalliliste ränielementide konversioonitõhusus on vaid 26,7%. Sellised tegurid nagu mooduli tüüp, elektrikaod ja töökeskkond on alati piiranud fotogalvaanilise elektritootmissüsteemi tõhususe parandamist. Nende hulgas on temperatuuriefekt peamine tegur, mis mõjutab fotogalvaaniliste elementide jõudlust. Süsteemi väljundvõimsus ja energia muundamise efektiivsus vähenevad oluliselt koos fotogalvaaniliste elementide töötemperatuuri tõusuga. Uuringustatistika näitab, et päikesepatareide töötemperatuuri iga 1 kraadise tõusu korral väheneb muundamise efektiivsus 0,4%~0,5%. Kuigi erinevat tüüpi päikesepatareide temperatuuriefekt on erinev, võib see siiski takistada päikesepatareide tehnoloogia ja materjalide arendamist tõhususe parandamiseks.
Päikesepatareide jahutamise uuringud on rida lahendusi, mille teadlased on välja töötanud ebaühtlase valguse intensiivsuse ja suure soojusvoo tiheduse lahendamiseks, mis põhjustavad aku ebaühtlast temperatuuri, kohalikku ülekuumenemist ja keskmise temperatuuri tõusu, kui kontsentratsiooni suhe suureneb. Soojuse hajumise tehnoloogia ja nõudluse paranemisega jaguneb päikesepatareide soojusjuhtimise tehnoloogia traditsiooniliseks jahutuseks (õhkjahutus, vedelikjahutus) ja uuteks jahutustehnoloogiateks, nagu mikrokanaliga jahutus, reaktiivjahutus ja faasimuutusmaterjali jahutamine.
Õhkjahutustehnoloogia vähendab päikesepatareide töötemperatuuri, võimaldades õhul läbi jahutusmooduli loomuliku või sundkonvektsiooni kaudu voolata. Cuce et al. paigaldage päikesepatareide tagaküljele alumiiniumribi jahutusradiaatorid, mis võivad elementide väljundvõimsust suurendada 13%. Päikesepatareide temperatuur väheneb isekuumenemise ja sundkonvektsiooni tingimustes vastavalt 5,4% ja 11% ning väljundvõimsust suurendatakse vastavalt 8% ja 16%, Bayrak et al. mis on saadud välismõõtmistel, et ribjahutus suudab juhtida akut lubatud temperatuurivahemikus.
Vedelikjahutus tähendab päikesepatareide tekitatud soojuse õigeaegset ülekandmist välismaailmale vedelate töövedelike kaudu. Zilli jt. kasutas kõrge kiirgustasemega vesijahutusega düüsisüsteeme, mille tulemusel suurenes polükristalliliste ränielementide võimsus ja efektiivsus suhteliselt 12,26% ja 12,17%. Optimaalne jahutusmeetod on elementide esi- ja tagapindade samaaegne jahutamine ning päikesepatareide muundamise efektiivsust ja väljundvõimsust saab tõsta vastavalt 40,572% ja 20,083 W-ni. Võrreldes õhkjahutusega on vedelikjahutusel tugev soojusülekandevõime, sellel on märkimisväärne mõju päikesepatareide jõudluse parandamisele.
Praegu on soojustorude tehnoloogia seotud kosmoselennunduse termokontrolli, arvuti- ja serverikiipide ning suure võimsusega elektroonikaseadmete jahutusskeemidega. Uut tüüpi jahutusmeetodina pööratakse päikesepatareide jahutusrakenduste valdkonnas järk-järgult tähelepanu soojustorude tehnoloogiale. Erinevate tööpõhimõtete järgi võib soojustorud jagada kolme tüüpi: gravitatsioonisoojustorud, silmussoojustorud ja pulseerivad soojustorud. Jahutusrakendused on keerulised ja mitmekesised ning soojustorude struktuur ei ole samuti ühtlane, sellel on soojusülekandevõime ja tugev temperatuuri ühtlus.
Päikesepatareid arenevad kiiresti kõrge soojusvoo tiheduse ja jõudluse suunas, mis seab nende soojusjuhtimissüsteemidele suuri väljakutseid. Võrreldes ja analüüsides traditsioonilisi jahutustehnoloogiaid (õhkjahutus, vedelikjahutus) ja uusi jahutustehnoloogiaid (mikrokanaliga jahutus, reaktiivjahutus jne), võib leida, et uued jahutustehnoloogiad võivad tõhusalt parandada akude termoelektrilist efektiivsust, suurendades soojusülekannet. , suurendades soojuse hajumise ala ja suurendades töövedeliku voolukiirust. Kuid seadmed on keerulised, hind on kõrgem kui traditsioonilised jahutustehnoloogiad
Jahutustehnoloogiate, nagu õhkjahutus, vedelikjahutus, mikrokanalid ja soojustorud, vastastikune sidumine võib veelgi parandada päikesepatareide soojuse hajumise efektiivsust ning on ka täiustatud soojusjuhtimissüsteemide arendussuund.
