Miten korkea lämpötila vaikuttaa aurinkokolmin toimintaan ja mitä voidaan tehdä sen parantamiseksi

Korkean lämpötilan vaikutus aurinkopaneelien suorituskykyyn

Muunnosehdon heikentyminen

Useimpien aurinkopaneelien (kuten kristallisen silikonin aurinkopaneelien) muunnosehdo heikkenee, kun lämpötila nousee. Tämä johtuu siitä, että korkeissa lämpötiloissa puolijuoksijamateriaalien, kuten silikonin, sisäiset ominaisuudet muuttuvat. Kun lämpötila nousee, materiaalin bändivaikutusleveys pienenee, mikä johtaa enemmän liikeristeyksien (sähkö-avaruusparien) syntymiseen luontaisessa herätysprosessissa. Kuitenkin näiden lisäliikeristeysten rekombinaatiotodennäköisyys kasvaa, mikä vähentää tehokkaasti kerättävissä olevien liikeristeysten määrää elektrodiin, mikä lopulta vähentää akun lyhytsulkuvirran, avoimen piirinvirran ja täyttötekijän, ja siten muunnosehdon. Esimerkiksi kristallisen silikonin aurinkopaneelilla on lämpötilakerroin noin -0,4 %/°C - -0,5 %/°C, mikä tarkoittaa, että jokaista 1°C:n nousua kohti muunnosehdo heikkenee 0,4% - 0,5%.

Lyhyempi elinkaari

Korkeat lämpötilat nopeuttavat myös aurinkomoduulin sisäisten materiaalien ikääntymisprosessia. Akun pakkausmateriaaleissa korkea lämpötila voi aiheuttaa vanhenemisen, keltaantumisen, eristäytyneisyyden ja muut ongelmat pakkausfilmissä (kuten EVA-filmissä). Itse akulle korkeat lämpötilat voivat aiheuttaa hilasuureiden kasvun silikonilevyn sisällä, mikä vaikuttaa akun pitkäaikaista vakautta ja käyttöikää.

Menetelmät aurinkopaneelien suorituskyvyn parantamiseksi korkeissa lämpötiloissa

Lämpöjohtosuunnittelu

Passiivinen lämpöjako

Aurinkopaneelin moduulin rakenteellinen suunnittelu edistää lämpöjakoja. Esimerkiksi paneelin takapinnan ja ilman välisen yhteyden pinta-alan lisääminen, sekä hyvin lämmönjohtavan materiaalin, kuten metallipohjan tai korkeasti lämmönjohtavan komposiitipohjan, käyttö paneelin takana tekee akun tuottaman lämmön helpommaksi siirtää ulkoiseen ympäristöön. Lisäksi akun komponenttien pakkausrakenne on suunniteltu järkevästi, ja käytetään hyvin hengityksen sallivaa pakkausmateriaalia lämpöjakoja varten.

Aktiivinen lämpöjako

Vaatteita saattaa käyttää, kuten tuuletinta. Pieniä tuulettimia voidaan asentaa aurinkopaneelijärjestelyyn poistaakseen lämpöä akun pinnalta ilmaa pakottaen. Suurille aurinkovoimaloille voidaan käyttää myös nestekytkentäjärjestelmiä, kuten veden tai erityishypoteettisen nesteen kiertojärjestelmää putken kautta poistaakseen akumoduulin tuottaman lämmön. Tämä menetelmä on tehokas lämpöjakoissa, mutta se on suhteellisen kalliiksi, ja soveltuu suuriin voimaloihin tai erityisiin sovellustilanteisiin, jotka vaativat korkeaa sähköntuotannon tehokkuutta.

Materiaalien parantaminen

Uusi puolijuoksija-materiaali

Uusien puolijuoksijamateriaalien tutkimus ja kehitys paremmalla lämpötilamuunteluun sopiviksi aurinkopaneeleiksi. Esimerkiksi perovskiitin aurinkopaneelilla on suhteellisen hyvä suorituskyky korkeissa lämpötiloissa, ja sen lämpötilakerroin on alhaisempi kuin kristallisen silikonin solujen. Vaikka perovskiittiakut kohtaavat vielä teknisiä haasteita, niillä on suuri potentiaali korkean lämpötilan suorituskyvyn parantamiseksi.

Lämpökestävä pakkausmateriaali

Lämpökestävien pakkausmateriaalien kehitys ja käyttö. Esimerkiksi uuden poliolefiinin käyttö traditioiden EVA-filmin sijaan, jolla on parempi vakaus korkeissa lämpötiloissa, mikä vähentää ikääntyneiden pakkausmateriaalien vaikutusta akun suorituskykyyn.

Valon hallinta ja lämpötilakompensaatioteknologia

Valon hallinta

Akun absorboiman ylimääräisen lämpöä vähennetään optisella suunnittelulla. Esimerkiksi valikoivan absorptiokiteen tai optisen peilin käyttö, jotta aurinkopaneeli absorbit vain sellaista valoa tietyssä aallonpituisuuden alueessa, jota voidaan käyttää sähköntuotannossa, ja heijastaa muita aallonpituisuuden alueita, joissa lämpöä syntyy helposti, mikä vähentää solun lämpötilaa.

Lämpötilakompensaatiotekniikka

Lämpötilakompensaatioteknologiaa käytetään aurinkopaneelin piirisuunnittelussa. Esimerkiksi lämpömittarin ja kompensaatiopien suunnittelun lisääminen piiriin, jotta akun toimintatila säädellään reaaliaikaisesti akun lämpötilan mukaan, kuten muuttamalla kuormaresistanssia tai käänteispolaarisaation lisäämisellä, vähentää korkean lämpötilan kielteistä vaikutusta akun suorituskykyyn.