Güneş pili termal yönetim sistemi
Yeni teknolojilerin geliştirilmesi ve kullanılması, doğal kaynakların aşırı sömürülmesini hızlandırmıştır. Doğal kaynakların aşırı kullanımı, sera etkisi ve ozon tabakasının incelmesi gibi çevre sorunlarını daha da kötüleştirerek, gelecek nesillerin yaşam çevrelerini etkilemenin yanı sıra, mevcut kaynaklarda da keskin bir düşüşe yol açarak, endüstriyel teknolojinin yenilikçiliğini ve gelişimini ciddi şekilde engellemektedir. Son yıllarda güneş pilleri yüksek ısı akısı yoğunluğuna ve yüksek performansa doğru hızla gelişmektedir. Güneş pillerinin yüksek ışık yoğunluğu ve yüksek akım altında sıcaklığının yükselmesi fotoelektrik performanslarının düşmesine ve servis ömrünün kısalmasına neden olmaktadır. Pilin güvenliğini ve stabilitesini sağlamak için verimli bir termal yönetim sistemine ihtiyaç vardır.
Şu anda, konsantre güneş pillerinin laboratuvar dönüşüm verimliliği %47,1'e ulaşırken, piyasadaki popüler monokristal silikon hücrelerin dönüşüm verimliliği yalnızca %26,7'dir. Modül tipi, elektrik kayıpları ve çalışma ortamı gibi faktörler, fotovoltaik enerji üretim sistemi verimliliğinin arttırılmasını her zaman kısıtlamıştır. Bunlar arasında sıcaklık etkisi fotovoltaik hücrelerin performansını etkileyen temel faktördür. Fotovoltaik hücrelerin çalışma sıcaklığının artmasıyla sistemin çıkış gücü ve enerji dönüşüm verimliliği büyük ölçüde azalmaktadır. Araştırma istatistikleri, güneş pillerinin çalışma sıcaklığındaki her 1 derecelik artışta, dönüşüm verimliliğinin 0%4~0%%0.4~0.5 oranında azaldığını gösteriyor. Farklı güneş pili türlerinin sıcaklık etkisi farklılık gösterse de, yine de güneş pili teknolojisinin ve verimliliği artıracak malzemelerin geliştirilmesini engelleyebilir.
Güneş pili soğutmasına ilişkin araştırma, araştırmacılar tarafından, eşit olmayan pil sıcaklığına, yerel aşırı ısınmaya ve konsantrasyon oranı arttıkça ortalama sıcaklığın artmasına neden olan eşit olmayan ışık yoğunluğu ve yüksek ısı akısı yoğunluğunu ele almak için geliştirilen bir dizi çözümdür. Isı dağıtma teknolojisi ve talebin gelişmesiyle birlikte, güneş pillerinin termal yönetim teknolojisi, geleneksel soğutma (hava soğutma, sıvı soğutma) ve mikrokanal soğutma, jet çarpmalı soğutma ve faz değiştiren malzeme soğutma gibi yeni soğutma teknolojilerine bölünmüştür.
Hava soğutma teknolojisi, havanın soğutma modülünden doğal veya zorlanmış konveksiyon yoluyla akmasına izin vererek güneş pillerinin çalışma sıcaklığını azaltır. Cuce ve ark. Güneş pillerinin arkasına alüminyum kanatlı ısı emiciler yerleştirerek hücrelerin çıkış gücünü %13 artırabilirsiniz. Bayrak ve diğerleri, güneş pillerinin sıcaklığının, kendiliğinden ısınan konveksiyon ve zorlanmış konveksiyon koşulları altında sırasıyla %5,4 ve %11 oranında azaldığını ve çıkış gücünün sırasıyla %8 ve %16 oranında arttığını belirtmiştir. Kanatlı soğutmanın aküyü izin verilen sıcaklık aralığında kontrol edebildiği dış mekan ölçümleriyle elde edilmiştir.
Sıvı soğutma, güneş pilleri tarafından üretilen ısının, sıvı çalışma akışkanları aracılığıyla dış dünyaya zamanında aktarılmasını ifade eder. Zilli ve ark. yüksek ışınlama seviyelerinde su soğutmalı nozül sistemleri kullandı, bu da polikristalin silikon hücrelerin gücünde ve verimliliğinde %12,26 ve %12,17 oranında göreceli bir artış sağladı. Optimum soğutma yöntemi, hücrelerin ön ve arka yüzeylerinin aynı anda soğutulmasıdır ve güneş pillerinin dönüşüm verimliliği ve çıkış gücü sırasıyla %40,572 ve 20,083W'a kadar geliştirilebilir. Hava soğutmayla karşılaştırıldığında, sıvı soğutmanın güçlü ısı transfer yeteneği vardır, güneş pillerinin performansını artırmada önemli bir etkiye sahiptir.
Şu anda, ısı borusu teknolojisi, havacılık termal kontrolünün, bilgisayar ve sunucu çiplerinin ve yüksek güçlü elektronik cihazların soğutma planlarında yer almaktadır. Yeni bir soğutma yöntemi olarak ısı borusu teknolojisine güneş pili soğutma uygulamaları alanında giderek önem verilmektedir. Farklı çalışma prensiplerine göre ısı boruları üç tipe ayrılabilir: yerçekimi ısı boruları, döngü ısı boruları ve titreşimli ısı boruları. Soğutma uygulamaları karmaşık ve çeşitlidir ve ısı borularının yapısı da tutarlı değildir. Isı transfer kabiliyeti ve güçlü sıcaklık homojenliği özelliklerine sahiptir.
Güneş pilleri yüksek ısı akısı yoğunluğuna ve performansına doğru hızla gelişiyor ve termal yönetim sistemleri için büyük zorluklar yaratıyor. Geleneksel soğutma teknolojilerini (hava soğutma, sıvı soğutma) ve yeni soğutma teknolojilerini (mikrokanallı soğutma, jet çarpmalı soğutma, vb.) karşılaştırıp analiz ederek, yeni soğutma teknolojilerinin ısı transferini artırarak pillerin termoelektrik verimliliğini etkili bir şekilde artırabileceği bulunabilir. , ısı dağılım alanını arttırmak ve çalışma sıvısı akış hızını arttırmak. Ancak ekipman karmaşıktır, maliyeti geleneksel soğutma teknolojilerinden daha yüksektir
Hava soğutma, sıvı soğutma, mikrokanallar ve ısı boruları gibi soğutma teknolojileri arasındaki karşılıklı bağlantı, güneş pillerinin ısı dağıtım verimliliğini daha da artırabilir ve aynı zamanda gelişmiş termal yönetim sistemlerinin gelişim yönüdür.
