聚光型太阳能电池冷却用板式换热器

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1太阳电池冷却的必要性

　　一般商用太阳电池的光电转换效率为6%～15%,在运行的过程中,未被利用的太阳辐射能除了一部分被反射外其余大部分被电池吸收转化为热能;如果这些吸收的热量不能及时排除,电池温度就会逐渐升高,发电效率降低(据统计电池组件温度每降低1K输出电量增加0.2%～0.5%),太阳电池长期在高温下工作还会因迅速老化而缩短使用寿命。
　　聚光型光伏发电技术采用低成本的反射镜或者透镜可以减少使用部分昂贵的太阳电池,太阳电池工作在低倍甚至高倍的光强照射下,单位面积的有效输出功率大幅增加发电成本大幅下降,但是随着单位面积的电池板辐射光强的增加吸收的热量也增加,电池的温度控制和散热问题也更为突出。

水冷却方式
　　水冷却方式可分为自然循环冷却和强制循环冷却;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。典型的水冷却系统由换热器、水箱、若干连接阀门等部件组成,换热器的结构通常有管板式、流道式和水箱底座式等。管板式结构是参照传统的平板太阳能集热板发展而来的,能很好解决工质的渗漏和电池的绝缘;流道式结构则同空气流道散热相似,换热工质与电池接触面积大换热效果高,但存在工质的渗漏和电池的绝缘等问题;水箱底座式将太阳电池直接粘接到具有斜面的水箱上,水箱作为工质容器和系统底座。SolarSystems公司报道了一种应用于抛物型聚光式光伏发电系统的水冷却系统,电池的背面设置了平行的水流窄通道,试验结果表明在340倍的聚光条件下,当水流量为0.56kg/(m2·s)和泵功率为86W时,太阳电池的平均温度为38.52℃,电池效率为24.0%;如果能够充分利用冷却水的热量,系统的综合能量利用率可超过70%。表1列举了一些研究者关于空气和水在自然对流或强制对流冷却时系统热阻的比较。