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一、項(xiàng)目來源與背景
隨著光伏發(fā)電技術(shù)不斷走向成熟，雖在發(fā)電效率上有不斷提升，但商業(yè)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率始終較低，大部分光能都轉(zhuǎn)化為熱能。太陽能電池板中單晶硅和多晶硅電池用量最大，由于這類太陽能電池的發(fā)電效率依賴其工作溫度，溫度每上升1℃將導(dǎo)致輸出功率減少0.4%～0.5%，且到達(dá)電池表面80%以上的能量轉(zhuǎn)變成了熱量，過高的溫度嚴(yán)重影響了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，因此研究降溫技術(shù)降低光伏電池板溫度，從而提高太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)電效率具有非常重要的意義。
目前對光伏電池板的溫度控制技術(shù)主要包括自然循環(huán)降溫技術(shù)、強(qiáng)制流動循環(huán)系統(tǒng)以及自然循環(huán)降溫與強(qiáng)制循環(huán)降溫相結(jié)合的技術(shù)。自然循環(huán)降溫技術(shù)是指在太陽能電池板背面加入肋片、通道等結(jié)構(gòu)對電池板進(jìn)行降溫，主要以空氣或水作為工作介質(zhì)吸收熱量。自然循環(huán)降溫技術(shù)初投資低，易于安裝，適合于普通光伏發(fā)電系統(tǒng)或低倍聚光光伏系統(tǒng)，但其缺點(diǎn)在于降溫極限較低。而強(qiáng)制循環(huán)降溫技術(shù)則是在前者的基礎(chǔ)上，光伏板的結(jié)構(gòu)中增加更多的散熱結(jié)構(gòu)，采用強(qiáng)制流動水或冷空氣的循環(huán)系統(tǒng)，從而達(dá)到對光伏板強(qiáng)效降溫的目的。但是該法的缺點(diǎn)在于初期需要較大的投資，同時也需要額外的功率輸出來維持循環(huán)散熱的進(jìn)行。
二、成果內(nèi)容
本項(xiàng)目通過突破氣凝膠納米結(jié)構(gòu)調(diào)控、表面親水涂層組裝技術(shù)、熱管理復(fù)合凝膠材料設(shè)計、加工與應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)研究，形成氣凝膠/水凝膠復(fù)合材料的熱管理應(yīng)用技術(shù)，通過水氣凝膠的復(fù)合優(yōu)化，形成自降溫的復(fù)合涂層，使太陽能電池板降溫20-40%，從而實(shí)現(xiàn)太陽能電池板的高轉(zhuǎn)換效率。進(jìn)一步的，利用掌握的有關(guān)核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)該技術(shù)在太陽能電池板的規(guī)?；瘧?yīng)用及其他方面應(yīng)用。為我市及周邊省太陽能產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)技術(shù)的提升及我國熱防護(hù)材料的技術(shù)進(jìn)步拓展一條嶄新的技術(shù)途徑。
三、主要技術(shù)
本項(xiàng)目將采用氣凝膠材料對水凝膠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及水分蒸發(fā)過程進(jìn)行調(diào)控，形成水/氣凝膠自降溫復(fù)合涂層來針對太陽能光伏板進(jìn)行降溫，提高起光電轉(zhuǎn)換效率并延長其高溫使用壽命。如圖1所示，我們設(shè)計了一種水/氣凝膠復(fù)合散熱系統(tǒng)，該復(fù)合材料將兩者的特點(diǎn)相結(jié)合，通過調(diào)控凝膠的框架結(jié)構(gòu)與復(fù)合形式，尋找控制蒸發(fā)散熱、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及水蒸發(fā)速率的最佳點(diǎn)，以達(dá)到高溫時蒸發(fā)水分散熱降溫，低溫時吸水吸潮儲水的目的來滿足現(xiàn)實(shí)應(yīng)用條件下的長期循環(huán)應(yīng)用。具體的應(yīng)用形式如圖2所示。