斯坦福大學(xué)開發(fā)太陽能電池散熱技術(shù)，可使模塊溫度下降18度以上

美國斯坦福大學(xué)的研究人員于當(dāng)?shù)貢r間2014年7月22日發(fā)布文章稱，開發(fā)出了用于太陽能電池的散熱技術(shù)。只需將新開發(fā)的薄膜貼到現(xiàn)有晶體硅太陽能電池的表面，便可將日照導(dǎo)致的溫度上升幅度控制在約18K。這樣便可抑制晶體硅類太陽能電池在夏季發(fā)電性能下降問題。此次開發(fā)的技術(shù)是在太陽能電池表面粘貼約100μm厚、表面形成有棱錐體圖案的石英（SiO2）薄膜。棱錐體的高度為20μm，以4μm的間距緊密排列。不采取對策時夏季的轉(zhuǎn)換效率比額定值低4個百分點據(jù)介紹，如果在氣溫為300K（約27℃）的條件下受到能量密度為800W/m2的日照，未采取措施的太陽能電池的表面溫度就會上升至342.3K（約69℃）。而室外型太陽能電池發(fā)電性能的額定值大部分都是在25℃的溫度下測定的。而且，晶體硅類太陽能電池對溫度上升的耐受性較差，溫度每上升約1K，輸出功率就會下降0.45％。表面溫度達到69℃時，溫度較額定值的條件上升了約42K，會導(dǎo)致輸出功率下降約19％。如果是轉(zhuǎn)換效率額定值為20％的太陽能電池，在這一條件下實際能發(fā)揮出的轉(zhuǎn)換效率僅為16％左右。另外，將此次開發(fā)的薄膜貼到太陽能電池表面后，與不貼薄膜的狀態(tài)相比，可將800W/m2日照下的溫度上升幅度控制在17.6K。這時，太陽能電池的表面溫度只有約52℃，輸出功率僅下降約11％。上述轉(zhuǎn)換效率為20％的太陽能電池實際以約18％的轉(zhuǎn)換效率工作。該薄膜可抑制溫度上升的原因大致有3點：（1）材料采用石英；（2）實施了棱錐狀表面加工；（3）厚度減薄，只有100μm。這樣一來，薄膜吸收的紅外線的熱量以及太陽能電池傳遞出的熱量以波長4μm以上的紅外線輻射的形式向外散發(fā)的效果會更強。（1）采用石英是因為石英對可視光的透射率高，而對波長在4μm以上的紅外線的透射率低。（2）的表面形狀對于波長4μm以上的紅外線也具有可提高其與空氣的阻抗匹配的作用。這樣，從棱錐體的尖端到底部，實際折射率會慢慢發(fā)生變化，有助于降低反射，提高輻射性能。另外，（3）厚度薄則有助于確保太陽能電池的熱量容易向薄膜表面?zhèn)鬟f，還可確?？梢暪獾耐干渎省Ｉ鲜鋈N技術(shù)已分別被已有技術(shù)單獨使用。比如，普通玻璃中7～8成材料為石英，因此，現(xiàn)有太陽能電池也有望實現(xiàn)對于波長4μm以上的紅外線的吸收效果。不過，除此之外還同時采取另兩項技術(shù)的例子卻很少。如果表面形狀平坦且玻璃較厚，就會不斷吸收紅外線而很少輻射，并容易阻礙太陽能電池向外部傳到熱量。另外，棱錐狀表面加工在有些普通防反射膜上也被采用。不過，材料采用石英的情況很少。此次斯坦福大學(xué)通過同時采取這三項措施，實現(xiàn)了高散熱性能。不過，上述結(jié)果均是通過模擬獲得的。斯坦福大學(xué)表示，今后還將實際制作薄膜，在實際環(huán)境下進行性能評估。