Nhiệt độ cao ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất của pin mặt trời và có thể làm gì để cải thiện nó
Tác động của nhiệt độ cao đối với hiệu suất pin mặt trời
Hiệu suất chuyển đổi giảm
Đối với hầu hết các loại pin mặt trời (như pin mặt trời tinh thể silic), hiệu suất chuyển đổi của chúng giảm khi nhiệt độ tăng. Điều này là do ở nhiệt độ cao, các tính chất nội bộ của vật liệu bán dẫn như silic thay đổi. Khi nhiệt độ tăng, khoảng cách băng bán dẫn giảm, dẫn đến việc tạo ra nhiều cặp điện tử-lỗ hơn dưới sự kích thích tự nhiên. Tuy nhiên, xác suất tái hợp của các载体继续：
cặp điện tử-lỗ bổ sung cũng tăng, dẫn đến số lượng tương đối của các hạt mang điện hiệu quả có thể được thu thập vào điện cực giảm, do đó làm giảm dòng ngắn mạch, điện áp mạch hở và hệ số điền của pin, cuối cùng dẫn đến giảm hiệu suất chuyển đổi. Ví dụ, pin mặt trời tinh thể silic có hệ số nhiệt độ khoảng -0,4% /°C đến -0,5% /°C, nghĩa là cho mỗi 1°C tăng nhiệt độ, hiệu suất chuyển đổi của chúng giảm từ 0,4% đến 0,5%. Tuổi thọ rút ngắn Nhiệt độ cao cũng làm tăng tốc quá trình lão hóa của các vật liệu bên trong mô-đun pin mặt trời. Đối với vật liệu bao bọc pin, nhiệt độ cao có thể dẫn đến lão hóa, vàng ố, bong tróc và các vấn đề khác của màng bao bọc (như màng EVA). Đối với pin itself, nhiệt độ cao có thể gây ra tăng số lượng khuyết tật mạng bên trong tấm silic, từ đó ảnh hưởng đến độ ổn định lâu dài và tuổi thọ của pin. Phương pháp cải thiện hiệu suất pin mặt trời ở nhiệt độ cao Thiết kế tản nhiệt Tản nhiệt thụ động Thiết kế cấu trúc của mô-đun pin mặt trời có lợi cho việc tản nhiệt. Ví dụ, tăng diện tích tiếp xúc giữa mặt sau của bảng và không khí, sử dụng vật liệu có tính dẫn nhiệt tốt làm mặt sau của bảng, như mặt sau bằng kim loại hoặc mặt sau composite có tính dẫn nhiệt cao, giúp nhiệt sinh ra bởi pin dễ dàng truyền ra môi trường bên ngoài. Ngoài ra, cấu trúc bao bọc của thành phần pin được thiết kế hợp lý, và sử dụng vật liệu bao bọc có tính thấm khí tốt để thuận tiện cho việc tản nhiệt. Tản nhiệt chủ động Có thể sử dụng thiết bị làm mát bằng không khí ép. Quạt nhỏ được lắp đặt trong dàn pin mặt trời để loại bỏ nhiệt từ bề mặt pin thông qua đối lưu cưỡng bức của không khí. Đối với các nhà máy điện mặt trời lớn, cũng có thể sử dụng hệ thống làm mát bằng chất lỏng, như sử dụng nước hoặc chất làm mát đặc biệt tuần hoàn trong ống để đưa nhiệt sinh ra bởi mô-đun pin. Phương pháp này có hiệu suất tản nhiệt cao, nhưng chi phí tương đối cao, và phù hợp cho các nhà máy điện quy mô lớn hoặc các tình huống ứng dụng đặc biệt yêu cầu hiệu suất phát điện cao. Cải tiến vật liệu Vật liệu bán dẫn mới Nghiên cứu và phát triển vật liệu bán dẫn mới có đặc tính nhiệt tốt hơn để chế tạo pin mặt trời. Ví dụ, pin mặt trời perovskite có độ ổn định hiệu suất tương đối tốt ở nhiệt độ cao, và hệ số nhiệt độ của nó thấp hơn so với pin tinh thể silic. Mặc dù pin perovskite vẫn còn phải đối mặt với một số thách thức kỹ thuật, nhưng chúng có tiềm năng lớn trong việc cải thiện hiệu suất ở nhiệt độ cao. Vật liệu bao bọc chịu nhiệt cao Phát triển và sử dụng vật liệu bao bọc chịu nhiệt cao. Ví dụ, sử dụng vật liệu bao bọc polyolefin mới thay vì màng EVA truyền thống, vật liệu này có độ ổn định tốt hơn ở nhiệt độ cao, có thể giảm tác động của vật liệu bao bọc lão hóa lên hiệu suất pin. Quản lý quang học và công nghệ bù nhiệt độ Quản lý quang học Nhiệt thừa hấp thụ bởi pin được giảm bằng thiết kế quang học. Ví dụ, sử dụng lớp phủ hấp thụ chọn lọc hoặc phản xạ quang học để pin mặt trời chỉ hấp thụ ánh sáng trong dải bước sóng cụ thể có thể được sử dụng để tạo điện, trong khi phản xạ ánh sáng trong các dải bước sóng khác dễ sinh nhiệt, từ đó giảm nhiệt độ của pin. Công nghệ bù nhiệt độ Công nghệ bù nhiệt độ được sử dụng trong thiết kế mạch của pin mặt trời. Ví dụ, bằng cách thêm cảm biến nhiệt độ và mạch bù vào mạch, trạng thái hoạt động của pin được điều chỉnh theo thời gian thực dựa trên nhiệt độ của pin, như thay đổi điện trở tải hoặc áp dụng điện áp ngược, để giảm tác động bất lợi của nhiệt độ cao đối với hiệu suất của pin.
