太阳能空调系统的设计

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1、太阳能空调系统的设计太阳能空调系统的设计摘要：针对传统汽车空调耗油多、污染大的缺点，研究了新型节能的汽车太阳能空调的原理与构造。汽车太阳能空调主要利用硅型太阳能电池、太阳能半导体制冷技术，设计车栽半导体制冷空调。关键词：汽车；太阳能空调；太阳能电池0、引言：空调系统是汽车舒适性不可或缺的环节，炎炎夏日中汽车熄灭引擎，关闭空调停泊在室外，在炽热的太阳炙烤下，其车内温度可以到达50—60℃。当驾驶员再次进入车内时，热浪席卷，其热难忍，这不仅严重影响了汽车时的舒适性，同时，乘室内的高级装饰品或存放在车内的电子物品如音响、仪表等，均会因高温而影响性能和使用寿命，另外，高温之下，车内的某些装

2、饰品常常会发出难闻的气味，极大地危害驾驶员的身体健康。据中国室内装饰协会曾对200辆汽车进行检测，结果发现，若以室内空气质量为参考标准，近90％的汽车都存在车内空气甲醛或苯含量超标问题，在夏天，这一数值甚至会达到平时的20．不开空调，其热难耐，开了空调，又要大量的增加燃油的消耗量。在寻求问题解决的办法中，利用太阳能空调无疑是解决问题最节能与环保的好办法，然而，由于车身面积有限与太阳能电池板转换效率低的限制，若要完全利用太阳能来驱动常规的车内的几千瓦的空调系统是不现实的。但是可以充分利用太阳能电池板所产生的能源，来驱动车内的辅助空调系统，使其尽量减少室内“温室效应”。太阳能驱动的半导

3、体制冷系统，具有结构紧凑、质量轻、安全性能好、无环境污染等特点。另外，利用帕尔贴效应的半导体制冷系统与一般的机械制冷相比，它不需要泵、压缩机等运动部件，因此不存在磨损和噪声。它不需要制冷剂，因此不会产生环境污染，也省去了复杂的传输管路。它只需切换电流方向就可以使5太阳能空调系统的设计系统由制冷状态变为制热状态。这些无可比拟的优点，使得人们对太阳能半导体制冷技术应用在汽车上成为可能。1、太阳能电池太阳能电池的工作原理：利用硅型太阳能电池吸收太阳光，太阳辐射能量的光谱，主要以可见光为中心，从0．3仙m的近紫外线到几微米的红外线。光照射在半导体中存在内电场E的位置，形成合电子一电子空穴对

4、，在电场的作用下，导带中的光生电子聚集在右侧，价带中的电子空位聚集在左侧产生荷电载体的极化，因此半导体的两侧产生电势差，将太阳能转化为电能。硅型太阳能电池的正电荷为硅原子，负电荷为围绕在硅原子旁边的四个电子。空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P(positive)型半导体。同样原理由于掺入磷原子以后，因为磷原子有5个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N(negative)型半导体。N型半导体中有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成PN结。当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而

5、P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电流。由于半导体不是电的良导体，电子在通过P—n结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生。因此一般用金属网格覆盖P—n结，以增加入射光的面积。另外，硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用，将反射损失减小到5％甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是人们又将很多电池(通常是36个)并联或串联起来使用，形成太阳能光电板。汽车太阳能电池的根本目的在于减轻自身重量和提高单位面积的发电量。目前，单晶硅太阳

6、能电池得到了很大发展，发电效率已经达到了15％。基于薄膜技术的第二代和第三代太阳能电池的出现，大大减轻了太阳能电池的质量。与此同时，半导体工业也得到了快速的发展，热电材料的优值系数有了很大的提高，5太阳能空调系统的设计并出现了一些新型材料(例如Skunerudit结构材料、薄膜及纳米材料等)。近年美国RTI研究所将Bi—Te基合金制备成超晶格薄膜(如图3所示)。并且性能也有显著提高，为汽车太阳能半导体制冷空调系统的推广应用奠定了基础。图1薄膜型太阳能光电板2、车载太阳能半导体制冷空调半导体制冷是利用热电制冷效应的一种制冷方式，因此又称为热电制冷或温差电制冷。半导体制冷器的基本元件是

7、热电偶对，即把一个“P”型半导体元件和一只“N”型半导体元件连成的热电偶。其热电制冷原理图如图2所示．5太阳能空调系统的设计图2热电制冷原理图当直流电源接通，上面接头的电流方向是“n”到“P”，温度降低，并且吸热，形成冷端；下面接的电流方向是“P”到“n”，温度上升，并且放热，形成热端把若干对热电偶连来就构成了常用的热电堆，借助各种传热器件，使热电堆的热端不断散热，并保持一定的温度，把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热，产生低温，这就是半导体制冷的工作原理。太阳能半导体