Yüksek sıcaklık bir güneş hücresinin performansını nasıl etkiler ve bunu iyileştirmek için ne yapılabilir?

Yüksek sıcaklığın güneş hücresi performansına etkisi

Azalmış dönüştürme verimliliği

Çoğu güneş hücresi (örneğin kristal silikon güneş hücreleri) için, sıcaklık arttıkça dönüşüm verimlilikleri azalır. Bu, yüksek sıcaklıklarda silikon gibi yarıiletken malzemelerin iç özellikleri değiştiği için olur. Sıcaklık arttıkça, yarıiletkenin band boşluğu genişliği azalır, bu da içit kaynaklı daha fazla taşıyıcı (elektron-kuyruk çifti) oluşmasına neden olur. Ancak, bu ek taşıyıcıların yeniden birleşme olasılıkları da artar, bu da elektroda toplanabilecek etkili taşıyıcı sayısının göreceli olarak azalmasına, dolayısıyla hücrenin kısa devre akımını, açık devre gerilimini ve doldurma faktörünü azaltarak sonucunda dönüşüm verimliliğinin azalmasına neden olur. Örneğin, kristal silikon güneş hücrelerinin sıcaklık katsayısı yaklaşık -0,4% /°C ile -0,5% /°C arasındadır, bu da her 1°C sıcaklık artışında dönüşüm verimliliğinin %0,4 ile %0,5 arasında azaldığını gösterir.

Kısaltılan ömür

Yüksek sıcaklıklar aynı zamanda güneş modülü içindeki malzemelerin yaşlanma sürecini de hızlandırır. Hücresel paketleme malzemeleri açısından, yüksek sıcaklık paketleme filmi (örneğin EVA filmi) üzerinde yaşlanma, sararmaya, delamination ve diğer sorunlara yol açabilir. Hücresi için, yüksek sıcaklıklar silikon plakasının içindeki kafes eksikliklerinin artmasına neden olabilir, bu da hücresinin uzun vadeli istikrarını ve ömrünü etkiler.

Yüksek sıcaklıklarda güneş hücrelerinin performansını iyileştirmek için yöntemler

Isı散发热量设计

被动散热

太阳能电池组件的结构设计有利于散热。例如，增加面板背面与空气的接触面积，使用具有良好导热性的材料作为面板背板，如金属背板或高导热性的复合背板，使电池产生的热量更容易传递到外部环境。此外，合理设计电池组件的封装结构，使用具有良好透气性的封装材料以利于散热。

Aktif ısı çıkarma

Fan gibi zorlanmış hava soğutma cihazları kullanılabilir. Küçük fanlar güneş dizisine monte edilerek, havanın zorlanmış konveksiyonu yoluyla bataryanın yüzeyinden ısıyı uzaklaştırır. Büyük güneş enerji santralleri için, su veya özel soğutucu kullanılarak borularda dolaşan sıvı soğutma sistemleri de kullanılabilir. Bu yöntem yüksek ısı çıkarma verimliliğine sahiptir, ancak maliyeti nispeten yüksektir ve büyük ölçekli santraller veya yüksek güç üretim verimliliği gerektiren özel uygulama senaryoları için uygun olabilir.

Malzeme geliştirme

Yeni yarıiletken malzeme

Daha iyi sıcaklık özelliklerine sahip yeni yarıiletken malzemelerin geliştirilmesi ve güneş hücrelerinin yapımı. Örneğin, perovskit güneş hücreleri yüksek sıcaklıklarda nispeten iyi performans istikrarına sahiptir ve sıcaklık katsayıları kristal silikon hücrelerden daha düşüktür. Perovskit bataryalar hala bazı teknik zorluklarla karşı karşıya olsa da, yüksek sıcaklık performansını iyileştirme konusunda büyük potansiyele sahiptir.

Sıcaklık dayanıklı paketleme malzemesi

Sıcaklık dayanıklı paketleme malzemelerinin geliştirilmesi ve kullanımı. Örneğin, geleneksel EVA film yerine yeni poliolefin paketleme malzemelerinin kullanılması, bu malzemenin yüksek sıcaklıklarda daha iyi istikrarına sahip olması, eski paketleme malzemelerinin batarya performansına olan etkisini azaltır.

Optik yönetim ve sıcaklık kompensasyon teknolojisi

Optik yönetim

Bataryanın emdiği fazla ısı optik tasarım aracılığıyla azaltılır. Örneğin, seçici absorpsiyon kaplamaları veya optik reflektörler kullanılarak, güneş hücrelerinin sadece elektrik üretmek için kullanılabilen belirli bir dalga boyu aralığındaki ışığı emmesi sağlanırken, diğer dalga boyu aralıklarındaki ışık, kolayca ısı üretilen ışık yansıtır, bu da hücre sıcaklığını azaltır.

Sıcaklık kompensasyon tekniği

Sıcaklık kompansasyon teknolojisi güneş hücresinin devre tasarımı içinde kullanılır. Örneğin, devreye bir sıcaklık sensörü ve kompansasyon devresi eklenerek, bataryanın sıcaklığına göre gerçek zamanlı olarak bataryanın çalışma durumu ayarlanır, örneğin yük direncini değiştirme veya ters bias uygulama, yüksek sıcaklığın batarya performansına olan olumsuz etkisini azaltmak için.