太阳电池组件喷雾冷却系统的性能研究

摘要

太阳能光伏发电是最有前景的新能源技术之一，在未来的电力结构中将占据重要地位，进一步提升光伏转换效率仍然是光伏发电技术的主要课题。
　　太阳电池工作效率随工作温度的升高而下降。相比其他类型太阳电池，晶硅太阳电池受温度的影响最大（大约是非晶硅的2倍）。晶硅太阳电池具有更高的发电效率，占据光伏发电市场80％的份额。降低晶硅太阳电池的工作温度可以有效提高发电效率，延长太阳电池的工作寿命，具有重要的研究意义。
　　本文将研究喷雾冷却太阳电池组件。
　　第一章综述了近年来太阳电池组件冷却方法的研究进展，在对比分析各种冷却方法优缺点的基础上，提出将喷雾冷却应用于太阳电池组件的设想，阐述了喷雾冷却的特点及现有研究成果。
　　第二章在喷雾理论基础上，结合能量守恒定律、质量守恒定律，运用热网络法建立了喷雾冷却太阳电池组件的传热模型，并利用该模型分析了常规太阳电池组件表面的对流换热量，确定了影响冷却性能的主要参数。
　　第三章对喷雾冷却光伏发电系统进行了设计研究。确定自来水为系统冷却工质，空心锥形喷嘴和扇形喷嘴为系统喷嘴。本课题提出方——广东省建筑科学研究院为实现太阳电池组件与建筑构件直接复合，提出以铝合金方管作为太阳电池组件的背板，按照这一要求，本课题组研究了制作该组件的材料和工艺，在星火太阳能科技有限公司的帮助下制作出样机，对样机长期暴露于户外出现的问题进行了总结。
　　第五章对喷雾冷却光伏发电系统进行了实验研究，测试了喷嘴数量、喷射高度和分布、喷嘴类型等参数对系统性能的影响，确定了研究的各项参数的优化值。实验结果表明喷雾冷却能有效提升太阳电池组件的电性能，在本文确定的喷嘴类型、喷射高度及喷嘴分布等优化条件下，太阳电池组件经过喷雾冷却后，输出功率和发电效率都提高了10％以上，组件背板平均温度保持在环境气温以下。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 世界能源形势及太阳能光伏应用前景

1．2 太阳电池组件冷却的研究意义

1．3 国内外光伏冷却研究进展

1．3．1 国外光伏冷却研究

1．3．2 国内光伏冷却研究

1．4 本课题的研究来源、研究目的及主要研究内容

第二章 喷雾冷却太阳电池组件传热机理和模型

2．1 太阳电池组件的最佳倾角

2．2 热平衡分析假定条件

2．3 喷雾冷却太阳电池组件传热模型

2．3．1 太阳电池组件传热方程

2．3．2 喷雾传热方程

2．4 喷雾冷却太阳电池组件系统热网络分析

2．5 本章小结

第三章 喷雾冷却光伏系统设计研究

3．1 喷雾冷却系统

3．1．1 喷雾冷却工质

3．1．2 喷嘴选型

3．1．3 喷嘴布置

3．2 太阳电池组件

3．2．1 封装材料

3．2．2 太阳电池组件封装工艺

3．2．3 太阳电池组件设计

3．3 本章小结

第四章 喷雾冷却太阳电池组件实验台设计及实验方法

4．1 实验原理

4．2 实验系统

4．2．1 太阳电池组件

4．2．2 喷雾系统

4．2．3 测量与数据采集系统

4．3 实验条件及步骤

4．3．1 实验条件

4．3．2 实验步骤

4．4 误差分析

第五章 喷雾冷却太阳电池组件试验结果及分析

5．1 喷雾冷却太阳电池组件的归一化系数

5．2 喷嘴数量对系统性能的影响

5．2．1 空心锥形喷嘴的数量对系统性能的影响

5．2．2 扇形喷嘴的数量对系统性能的影响

5．3 喷嘴布置对系统性能的影响

5．3．1 喷射高度

5．3．2 喷嘴分布

5．4 喷嘴类型对系统性能的影响

5．5 喷雾冷却太阳电池组件的性能分析

5．6 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表论文

声明

致谢

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