论文-许北勺

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1、第一章绪论1.1选题的背景、意义、目的1.1.1选题的背景现代社会，人类文明飞速发展，能源需求日益增长。与此同吋，常规化石能源却日益消耗，它对环境的损坏也逐渐被人们重视。于是寻找一种储量大而又清洁的能源就成为了人们的迫切愿望。在这种背景下太阳能走进了人们的视野。太阳能可以说是取之不尽、用之不竭的清洁能源。通过不同的转换方式，太阳能可以转化为电能、热能以及化学能。太阳能光伏发电在太阳能的利用屮占有很重要的地位，是近些年发展最快、最具活力的研究领域。太阳能光伏发电的能量转换核心是太阳能光伏电池，它利用太阳光的光量子与材料相互作用产生电势，从而把光能转化为电能。现在太阳能电池的形式多种多样，既有已

2、经工业化生产、可以获得利润的第一代的单晶硅和多晶硅电池，又有可以大幅度增加电池板制造面积、成木较低但效率也较低的第二代的薄膜太阳能电池⑴，但是他们都有一个相同的缺陷：在光伏电池吸收的太阳能屮，只有6-17%能转化为电能，其余的大部分能量则会转化为热量提高电池板的温度［2】。当电池温度升高吋，其光电转化效率会明显下降，严重吋甚至可能会影响电池的可靠性和使用寿命。实验显示当太阳能电池温度超过90°C后效率急剧下降，当温度高达200°C吋，电池只能工作30分钟⑶。因此为了提高光伏电池的效率和使用寿命，增强其可靠性和经济性，在其发电吋对其进行冷却以降低其温度是I•分必要的。1.1.2选题的意义，目的

3、现在，在能源日渐紧缺和环境日益恶化的背景下，各国对新能源技术的应用都表现击了浓厚的兴趣。作为新能源技术屮一个很重要的方向，太阳能光伏发电技术在现实屮的应用也越来越多。但是，现在的光伏电池制造成木较高，效率较低，而且在工作吋会产生大量的热量，这部分热量会提高光伏电池的温度，从而进一步降低光伏电池的效率，并且还会降低其可靠性。正是由于以上原因，现在的光伏发电技术相对于传统发电技术经济性很差，需要国家进行大量的补贴扶持。为了提高光伏发电的可靠性和经济性，可以从两个方面入手，一是发展太阳能光伏电池的制造技术，降低其制造成和二是在现有太阳能电池制造技术的基础上，采用一些方法及时带走太阳能光伏电池工作吋

4、产生的热量，降低其温度，从而达到提高其效率和可靠性的口的。木次毕业设计从第二个方面入手，通过实验方法研究自然对流风冷对光伏电池发电性能的提升，试图得到光伏电池工作时对其冷却效率较高的一种自然对流风冷方法，从而达到降低光伏电池温度，提高其发电效率和使用寿命，增强其可靠性和经济性的口的。1.2国内外对光伏电池冷却的研究国内外不少学者已就如何有效的降低光伏电池的工作温度和提高其工作效率进行了理论和实验研究。口前对光伏电池的冷却主要采用风冷和水冷两种冷却模式⑷。1.2.1光伏电池的水冷模式光伏电池的水冷模式多采用太阳能电热联用的方案。太阳能的电热联用系统(PV/T)即在光伏电池组件的背面铺设流道，通

5、过流体带走热量，从而降低光伏电池温度，提高其效率，同吋对流体带走的热量以某种形式加以利用，这样就形成了一个同吋供应电能和热能的系统⑸。该系统的基本组成有三大部分：PV/T集热器、电能利用系统以及热能利用部件，其中PV/T集热器为其核心部件。水型PV/T集热器一般采用管板式结构。管板式结构就是将太阳能电池板紧密安装在管板式集热器的吸热板上，其结构形式与普通的管板式太阳能集热器类似，吸热板与管之间以焊接或紧密配合的方式连接，水作为集热工质在管内流动收集热能。在吸热板下面管周围有保温材料以减少热损失。这种管板式结构的PV/T集热器主要有无上层盖板和有上层盖板两种形式，一般盖板材料是玻璃或高透光的特

6、氛隆塑料。研究表明，增加上层盖板会提高PV/T集热器的热性能，降低其电性能，因此家庭采暖、热水系统一般采用有盖板的PV/T集热器。1.2.2光伏电池的风冷模式光伏电池的风冷模式就是在屯池板的背面构造一个流道，利用流道内的空气对流冷却电池板，降低其温度，以达到提高其效率和稳定性的目的。按照空气流动形式的不同，光伏电池的风冷又分为自然对流风冷和强制对流风冷⑹。（1）强制对流风冷强制对流风冷就是在系统内加入风机，利用风机提供的风压强化对流传热过程，降低电池工作温度，以提高其光电转化效率。在这种风冷模式中rti于对流传热的强化，其对光伏屯池的冷却能力得到加强，光伏电池的发电效率也更高。但是采用这种模

7、式吋需耍增加风机，风机的耗能会减小整个系统的效率提升，而且使用风机之后系统将会变得更复杂，流道内空气的均匀性也会变得难以控制，因此现在对光伏电池的风冷研究主耍集中在自然对流风冷上。（2）自然对流风冷自然对流风冷即在系统内不加入风机等强制驱动设备，而纯粹依靠空气受热后产生的浮升力驱动对流换热。在这种风冷模式中，rti于没有外界的强制驱动力，使得空气流速较低，从而导致对流换热减弱，系统的热吸收率降低。因此，为了使