全自动太阳能半导体制冷仪制冷研究

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1、全自动太阳能半导体制冷仪制冷研究【摘要】太阳能半导体制冷技术是在半导体制冷技术的基础上发展起来的一项新型制冷技术，其理论基础是热电制冷原理。由于其无需制冷剂，无噪音，无污染等优势，加上常规能源短缺和太阳能源的开发利用优势，使得太阳能半导体制冷技术受到越来越多的相关学者关注，并取得很大程度的突破。本文从提高太阳能半导体制冷仪制冷效率的H的出发，针对影响其制冷性能的几个问题进行分析和实验研究。【关键词】太阳能半导体制冷仪随着社会发展和经济的发展，人们越来越注重生活品质，空调作为近代工业上发展起来，现如今无论是民

2、用还是工业上都有广泛运用。由于广泛应用的氟利昂制冷工质对臭氧层冇极大的破坏作用，寻求氟利昂的替代工质是人势所趋。太阳能半导体制冷是利用太阳能电池产生的电能来驱动半导体制冷装置，实现热能传递的特殊制冷方式，其丁作原理主要是光伏效应和帕尔贴效应。本小组希望制作小型的、环保全自动太阳能半导体制冷仪，为环保型制冷仪的制作拓宽思路。1太阳能供电系统利用太阳能原理发电的系统主耍由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池三部分组成。太阳能电池输出为直流电，如需将其给家用电器供电，述需要配置逆变器，将输出电压转为为220V常用交

3、流电。太阳能电池板：太阳能电池板是整个发电系统中的与太阳能接触最为紧密的部分，也是发电系统中最为核心的部分，既能将太阳的热辐射转化为电能，也能将吸收的太阳能输送至蓄电池中储存起来，还可以直接对负载进行供电使其工作。太阳能发电系统整体水平的高低很大程度上就由这块电池板决定。市面上太阳能电池板的售价根据功率的大小有儿十到儿百不等的规格，用户可以根据自己的需要进行选择。太阳能控制器：太阳能控制器最主要的功能就是控制电路对蓄电池的充电以及对负载的供电，依据太阳能电池板电能的输出大小，合理有效地调整电路的开关状态，使

4、整个系统达到最佳配置。当蓄电池充满或是负载过重时，控制器自动跳电，起到过电保护的作用。太阳能控制器目前常见的有12V、24V、220V这几个标称电压等级。蓄电池：常用为铅酸电池，也可用鎳氢电池或锂电池。用户在进行系统模拟实验中可以选择不同电压等级的蓄电池，通常为DC12V和DC24V,其作用是在冇光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再取出，给负载供电。山于在自然界中，太阳不同于煤炭等资源，人们一般难以对其进行有效控制。太阳的光照时间和强度都是不定的，所以如果单纯用太阳能进行供电，当雨季来临

5、时，负载会因电源电能耗尽无法工作而成为一堆废铁。为此，作者建议在选择利用太阳能作为系统电源进行主供电时，不妨选择电能等可控能源作为辅助电源，在无日照的情况下，仍可对蓄电池进行充电或是直接给系统供电，从而达到既节约能源、保护环境，又能提高系统运行效率、降低系统的成本。2太阳能制冷仪制冷片构造说明随着半导体材料的发展，1960年出现了半导体制冷器，它是由半导体所构成的一种冷却装置。半导体制冷器对材料的要求比较高，要同时具备N型和P型两种半导体特性，还要根据需要掺入杂质来改变半导体的温差电动势率、导电率和导热率，

6、从而使这种特殊半导体能作为制冷的材料。[1]我们现在在中国可以见到的半导体常用材料是以硏化祕为基体的三元固溶体合金。在确化祕中混合不纯物之后经过一系列的特殊处理制成N型或P型半导体温度差原件，其中Bi2Te3-Sb2Te3的是P型,Bi2Te3-Bi2Se3的是N型。下图1是半导体制冷器的简单示意图。半导体制冷器中有许许多多的P型和N型颗粒，它们之间相互紧密排列，并且与普通的导体，比如铜、铝等金属导体相连接，形成通路，接着在外面夹上两片陶瓷片，将其包裹起來，对陶瓷片也有一定的要求，首先是绝缘性好，莫次是导热

7、性好。另外，半导体制冷元件具有其他材料制成的制冷片所不具有的一些优势:（1）环保无污染，不破坏生态，不产生有毒有害物质。（2）半导体制冷器件功率低，量小质轻，适合人们对微型化的需求。（3）不受失重、超重影响。（4）只要交换电源接向，就能切换制冷与制热模式。（5）无压缩机，有效解决由于泵振动带来的噪声影响。因为这些优势，半导体制冷技术在低温生物学、超导技术、低温外科学、低温电子学、通讯技术、红外技术、激光技术、以及空间技术等领域具有广泛的应用。[2]3太阳能制冷仪工作原理在热电效应的基础上形成的半导体制冷技术

8、被称为热电制冷，也叫做温差制冷。目前,市场上有许多种制冷的方法，常见的有:液化气体制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷和热电制冷这四种。热电效应的理论基础是固体的热电效应，包括塞贝克效应，帕尔贴效应，汤姆逊效应，焦耳效应以及傅里叶效应五个效应。其中前三种效应是电和能的相互转化，且可逆，后两种效应是热的不可逆效应。一个P型半导体元件与一个N型半导体元件结合，组成热电偶对，热电偶对是半导体制冷器的基本器件。P型材料缺少电子