Kuidas mõjutab kõrge temperatuur päikeseelementi toimivust ja mida saab teha, et seda parandada?

Kõrge temperatuuri mõju päikeseelementide toimivusele

Vähendunud teisendustõhusus

Suurema osa päikeseelementide (nt kristallse silitsiumi päikeseelementide) puhul väheneb nende teisendustõhusus, kui temperatuur tõuseb. See on selle tõttu, et kõrgete temperatuuride korral muutuvad polükristallse silitsiumi ja muude semivoogmiseaterite sisemised omadused. Kui temperatuur tõuseb, väheneb semivoogmiseateri siirdusplahvatus laius, mis viib rohkema võtja (elukate-paaride) tekke endoosmises. Siiski suurenevad ka lisavõtjate ümberkoondumise tõenäosused, mis tähendab, et nende arv, mida saab koguda elektrodile, suhteline väheneb, mis vähendab elementi lühikese tsirkuiti voolu, avatud tsirkuiti pinget ja täitustegurit ning lõpuks ka teisendustõhusust. Näiteks kristallse silitsiumi päikeseelementidel on temperatuurikordaja umbes -0,4% /°C kuni -0,5% /°C, mis tähendab, et iga 1°C temperatuuri tõusuga nende teisendustõhusus väheneb 0,4% kuni 0,5%.

Lühendatud eluea

Kõrge temperatuur kiirendab ka materjalide vananemisprotsessi päikesemooduli sees. Päikeseelemendi pakendamismaterjalide puhul võib kõrge temperatuur põhjustada vananemist, kollastumist, laminaatsioonifilmide (nt EVA filmide) lahkuvaamist jne. Enda elemendi puhul võib kõrge temperatuur põhjustada silitsiumplaadi ristikerehetide suurenemist, mis mõjutab elemendi pikaajalist stabiilsust ja kasutusaega.

Viisid päikeseelementide toimivuse parandamiseks kõrgete temperatuuride korral

Soojenemise disain

Pasiiwn soojenemine

Päikeseelemendi mooduli struktuuriline disain aitab soojenemist vähendada. Näiteks suurendades paneeli tagakülje ja õhu vahelise kontaktala, kasutades hea läbivinnaomaga materjali paneeli tagapinnana, nt metalltagapinna või kõrge läbivinnaomaga komposiittagapinna, aitab see, et element poolt genereeritud soojus edastatakse lihtsamalt välisesimees. Lisaks on elemendi komponendi pakendamisstruktuur mõistlikult disainitud, kasutatakse hea õhudusega pakendamismaterjale, mis aitab soojenemist vähendada.

Aktiivne soojenemine

Saab kasutada sunnitud õhu külmendamise seadmeid, näiteks ventilatoore. Väiksed ventilatorid paigutatakse päikesepaanide rühmade juurde, et eemaldada elementi pinnalt soojust õhu sunnitud konvektsiooni abil. Suuremate päikeselaostite puhul saab kasutada ka vedeliku külmendussüsteeme, näiteks vee või erialase külmendava ainena tubade kaudu, mis eemaldavad elementimoodulitest genereeritud soojuse. See meetod on kõrge soojenemistõhususega, kuid selle eestmine on suhteliselt kallis, ja seda sobib kasutada suurte laostite või spetsiaalsete rakenduste puhul, kus on vaja kõrget elektritootmistõhusust.

Materjalide parandamine

Uus semivoogmiseater

Uute semivoogmiseaterite, mis omavad paremaid temperatuurile vastavaid omadusi, uurimine ja arendamine päikeseelementide tegemiseks. Näiteks perovskiidi päikeseelementidel on suhteliselt hea toimivuse stabiilsus kõrgete temperatuuride korral, nende temperatuurikordaja on madalam kui kristallse silitsiumi elementide korral. Kuigi perovskiidi elementidel on ikka veel mõned tehnilised väljakutsed, on neil suur potentsiaal kõrgete temperatuuride toimivuse parandamisel.

Kõrge temperatuuriga toimetlev pakendamismaterjal

Kõrge temperatuuriga toimetlevate pakendamismaterjalide arendamine ja kasutamine. Näiteks uute polüolefinide kasutamine traditsioonilise EVA filmi asemel, need materjalid on stabiilsemad kõrgete temperatuuride korral, vähendades vananenud pakendamismaterjalide mõju elementi toimivusele.

Optiline haldus ja temperatuurikorrektsioonitehnoloogia

Optiline haldus

Elementi poolt absorbituve üleliigse soojuse vähendamine optilise disaini kaudu. Näiteks kasutatakse valikutsoorbingu kate või optilisi peegleid, nii et päikeseelemendid absorbeerivad vaid konkreetse lainepikkusevaldadel, millest saab elektrit, samas kui teiste lainepikkustega valgust, mis soojuse tekitavad, peegeldatakse, mis vähendab elementi temperatuuri.

Temperatuurikorrektsioonitehnika

Päikeseelemendi võrgudisaini kasutatakse temperatuurikorrektsioonitehniki. Näiteks lisatakse võrgule temperatuurisensor ja korrektsioonivõrk, mis reaalajas kohandab elementi töötingimusi vastavalt selle temperatuurile, näiteks muutes laadimpundi vastupanu või rakendades reserveeritud vahepinget, et vähendada kõrgete temperatuuride negatiivset mõju elementi toimivusele.