Систем управљања топлотом соларних ћелија
Развој и коришћење нових технологија убрзали су процес прекомерне експлоатације природних ресурса. Прекомерно коришћење природних ресурса погоршало је еколошке проблеме као што су ефекат стаклене баште и оштећење озонског омотача, не само што утиче на животну средину будућих генерација, већ и изазива нагли пад расположивих ресурса, озбиљно ометајући иновације и развој индустријске технологије. Последњих година, соларне ћелије се брзо развијају ка високој густини топлотног флукса и високим перформансама. Пораст температуре соларних ћелија под високим интензитетом светлости и великом струјом доводи до смањења њихових фотоелектричних перформанси и скраћеног радног века. Потребан је ефикасан систем управљања топлотом да би се осигурала сигурност и стабилност батерије.
Тренутно је ефикасност лабораторијске конверзије концентрисаних соларних ћелија достигла 47,1%, док популарне монокристалне силицијумске ћелије на тржишту имају ефикасност конверзије од само 26,7%. Фактори као што су тип модула, електрични губици и радно окружење су увек ограничавали побољшање ефикасности фотонапонског система за производњу енергије. Међу њима, температурни ефекат је кључни фактор који утиче на перформансе фотонапонских ћелија. Излазна снага и ефикасност конверзије енергије система у великој мери опадају са повећањем радне температуре фотонапонских ћелија. Статистике истраживања показују да за сваки 1 степен повећања радне температуре соларних ћелија, ефикасност конверзије опада за 0.4%~0.5%. Иако се температурни ефекат различитих типова соларних ћелија разликује, он и даље може ометати развој технологије соларних ћелија и материјала за побољшање ефикасности.
Истраживање о хлађењу соларних ћелија је серија решења која су развили истраживачи за решавање неуједначеног интензитета светлости и велике густине топлотног флукса који доводе до неуједначене температуре батерије, локалног прегревања и повећања просечне температуре како се однос концентрације повећава. Са побољшањем технологије одвођења топлоте и потражње, технологија управљања топлотом соларних ћелија је подељена на традиционално хлађење (ваздушно хлађење, течно хлађење) и нове технологије хлађења као што су микроканално хлађење, млазно хлађење и хлађење материјала са променом фазе.
Технологија ваздушног хлађења смањује радну температуру соларних ћелија дозвољавајући ваздуху да струји кроз расхладни модул кроз природну или принудну конвекцију. Цуце и др. инсталирајте хладњаке са алуминијумским ребрима на полеђини соларних ћелија, што може повећати излазну снагу ћелија за 13%. Температура соларних ћелија се смањује за 5,4% односно 11% под условима самозагревања и принудне конвекције, а излазна снага се повећава за 8% и 16%, респективно, Баирак ет ал. добијено спољним мерењима да хлађење пераја може контролисати батерију у дозвољеном температурном опсегу.
Течно хлађење се односи на благовремени пренос топлоте коју генеришу соларне ћелије у спољашњи свет кроз течне радне течности. Зилли ет ал. користили системе млазница са воденим хлађењем при високим нивоима зрачења, што је резултирало релативним повећањем снаге и ефикасности поликристалних силицијумских ћелија за 12,26% и 12,17%. Оптимална метода хлађења је истовремено хлађење предње и задње површине ћелија, а ефикасност конверзије и излазна снага соларних ћелија могу се побољшати на 40,572% и 20,083В, респективно. У поређењу са ваздушним хлађењем, течно хлађење има јаку способност преноса топлоте, има значајан утицај на побољшање перформанси соларних ћелија.
Тренутно је технологија топлотних цеви укључена у шеме хлађења ваздухопловне термалне контроле, компјутерских и серверских чипова и електронских уређаја велике снаге. Као нова врста методе хлађења, технологија топлотних цеви се постепено поклања пажња у области апликација за хлађење соларних ћелија. Према различитим принципима рада, топлотне цеви се могу поделити у три типа: гравитационе топлотне цеви, петље топлотне цеви и пулсирајуће топлотне цеви. Примене за хлађење су сложене и разноврсне, а структура топлотних цеви такође није конзистентна, има карактеристике способности преноса топлоте и јаке температурне униформности.
Соларне ћелије се брзо развијају ка високој густини топлотног флукса и перформансама, што представља велике изазове за њихове системе управљања топлотом. Упоређивањем и анализом традиционалних технологија хлађења (ваздушно хлађење, течно хлађење) и нових технологија хлађења (микроканално хлађење, млазно хлађење, итд.), може се открити да нове технологије хлађења могу ефикасно побољшати термоелектричну ефикасност батерија повећањем преноса топлоте , повећање површине дисипације топлоте и повећање брзине протока радног флуида. Међутим, опрема је сложена, цена је већа од традиционалних технологија хлађења
Међусобно повезивање технологија хлађења као што су ваздушно хлађење, течно хлађење, микроканали и топлотне цеви може додатно побољшати ефикасност одвођења топлоте соларних ћелија, а такође је и правац развоја напредних система управљања топлотом.
