Kā augsta temperatura ietekmē saules elementa veiktspēju un kā to var uzlabot?

Augstās temperatūras ietekme uz saules bateriju veiktspēku

Samazinātais pārveidošanas efektivitāte

Lielākajai daļai saules baterijām (piemēram, kristāliskajiem silīcija saules baterijām) to pārveidošanas efektivitāte samazinās, kad temperatūra pieaug. Tas notiek tāpēc, ka augstās temperatūras apstākļos poluprovadītāju materiālu, piemēram, silīcija, iekšējās īpašības mainās. Pieaugot temperatūrai, poluprovadītāja enerģijas lūka platums samazinās, kas rada vairāk noslogotu (elektrona-dzirkņa pāri) veidošanos intrīnsekam. Tomēr šo papildu noslogojumu rekomponēšanās varbūtība arī pieauga, kā rezultātā relatīvi samazinās tieši savācamos efektīvos noslogotos, kas var tikt savākti elektrodē, tādējādi samazinot akumulatora īsā gājiena strāvu, atvērto kontakta spriegumu un izpildījuma koeficientu, un galu galā arī pārveidošanas efektivitāti. Piemēram, kristāliskajiem silīcija saules baterijām ir aptuveni -0,4% /°C līdz -0,5% /°C temperatūras koeficients, kas nozīmē, ka katru 1°C temperatūras pieaugumu viņu pārveidošanas efektivitāte samazinās par 0,4% līdz 0,5%.

Īssāka mūža ilgums

Augstās temperatūras arī paātrina materiālu vecumniecības procesu saules modulī. Runājot par akumulatora pakojuma materiāliem, augsta temperatūra var novest pie vecumniecības, dzeltēšanās, slāņu atdalīšanās un citām problēmām pakojuma plāksnes (piemēram, EVA plāksnes) gadījumā. Pašā akumulatorā augstās temperatūras var izraisīt kristāliskās gardes defektu pieaugumu, tādējādi ietekmējot akumulatora ilgtermiņa stabilitāti un mūža ilgumu.

Metodes, lai uzlabotu saules bateriju veiktspēku augstās temperatūras apstākļos

Siltuma attaisnošanas dizains

Pasīva siltuma attaisnošana

Saules bateriju moduļa strukturālais dizains palīdz siltuma attaisnošanai. Piemēram, palielinot kontaktu laukumu starp paneļa muguru un gaismu, izmantojot labi siltumu vedošu materiālu kā paneļa mugura plāksni, piemēram, metāla muguru vai augstu termisko lepnumu ar kompozītmaterialu, padara vieglāku siltumu, ko ražo akumulators, nodošanu ārējā vide. Turklāt akumulatora komponenta pakojuma struktūra ir saprātīgi izstrādāta, un tiek izmantots labi elpojošs pakojuma materiāls, lai palīdzētu siltuma attaisnošanai.

Aktīva siltuma attaisnošana

Var izmantot spēcinātas gaisa dzenes ierīces, piemēram, ventilatorus. Mazi ventilatori tiek instalēti saules masīvā, lai noņemtu siltumu no akumulatora virsmas, izmantojot gaisa piespiedu konvekciju. Lielākiem saules elektrības stacijām var arī izmantot šķidruma dzesēšanas sistēmas, piemēram, ūdens vai speciālo dzesēšanas līdzekli, kas cirkulē caur caurulēm, lai noņemtu siltumu, ko ražo akumulatora modulis. Šī metode ir ar augstu siltuma attaisnošanas efektivitāti, bet tās izmaksas ir salīdzinoši augstas, un tā ir piemērota lielapjoma stacijām vai īpašiem lietojuma scenārijiem, kas prasa augstu elektroenerģijas ražošanas efektivitāti.

Materiālu uzlabošana

Jauns poluprovadītāju materiāls

Izstrādā jaunus poluprovadītāju materiālus ar labākiem temperatūras raksturojumiem, lai izgatavotu saules baterijas. Piemēram, perovskīta saules baterijas ir salīdzinoši stabili augstās temperatūras apstākļos, un to temperatūras koeficients ir zemāks nekā kristāliskajām silīcija baterijām. Neraugoties uz to, ka perovskīta baterijas joprojām saskaras ar dažām tehniskām grūtībām, tās ir ar lielu potenciālu, lai uzlabotu veiktspēku augstās temperatūras apstākļos.

Augstām temperatūrām noturīgs pakojuma materiāls

Izstrādā un izmanto augstām temperatūrām noturīgus pakojuma materiālus. Piemēram, jaunu poliolefinu pakojuma materiālu izmantošana aizvieto tradicionālo EVA plāksni, šis materiāls ir stabītāks augstās temperatūras apstākļos un var samazināt vecumniecības ietekmi uz akumulatora veiktspēku.

Optisks pārvaldības un temperatūras kompensācijas tehnoloģijas

Optiska pārvaldība

Pārējo siltumu, ko akumulators absorbu, samazina, izmantojot optisku dizainu. Piemēram, tiek izmantoti selektīvi absorbcijas apklājumi vai optiskie reflektori, lai saules baterijas absorbētu tikai noteiktu viļņu garumu diapazonu, kas var tikt izmantots elektroenerģijas ražošanai, atstarojot citas viļņu garumu diapazones, kurās viegli radīt siltumu, tādējādi samazinot akumulatora temperatūru.

Temperatūras kompensācijas tehnika

Temperatūras kompensācijas tehnika tiek izmantota saules bateriju shēmu dizainā. Piemēram, pievienojot temperatūras sensoru un kompensācijas shēmu, akumulatora darbība tiek reāllaikā pielāgota, pamatojoties uz akumulatora temperatūru, piemēram, mainot slodzes pretestību vai piemērojot inverso polarizāciju, lai samazinātu augstās temperatūras negatīvo ietekmi uz akumulatora veiktspēku.