近日，上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院馬濤副教授聯(lián)合王如竹教授、代彥軍教授，在ACS Energy Letters上發(fā)表了題目為“A Hygroscopic Composite Backplate Enabling Passive Cooling of Photovoltaic Panels”的研究論文。研究針對(duì)工程應(yīng)用場景，研發(fā)了一種能夠?qū)崿F(xiàn)光伏被動(dòng)式冷卻的輕量化復(fù)合背板，該背板基于吸濕性水凝膠，可以實(shí)現(xiàn)光伏組件的水蒸氣吸附-蒸發(fā)式冷卻。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了一種底層防水透氣膜，能夠避免戶外條件下水凝膠吸濕功能的失效，并提出了水凝膠與光伏背板高強(qiáng)度粘接方法，進(jìn)一步提高了實(shí)用性與可靠性。論文第一作者是博士研究生李貞鵬，通訊作者是馬濤副教授。
采用吸濕性水凝膠實(shí)現(xiàn)光伏被動(dòng)式降溫的概念示意圖與實(shí)物圖
太陽能光伏組件能夠?qū)?0%左右的太陽輻射轉(zhuǎn)換為電能輸出，但同時(shí)約70%的太陽能則被轉(zhuǎn)換為廢熱，導(dǎo)致組件溫度升高。高溫不僅使光伏組件的發(fā)電功率下降，也會(huì)加速組件老化從而影響其壽命。研究開發(fā)了一種吸濕性水凝膠，可以在夜間吸附環(huán)境空氣中的水蒸氣，儲(chǔ)存的水則在白天成為冷卻介質(zhì)，通過水分蒸發(fā)過程帶走光伏組件工作過程中產(chǎn)生的熱量。基于該吸濕性水凝膠，研究開發(fā)的復(fù)合背板，在不需要任何金屬部件或大量冷卻介質(zhì)的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的持續(xù)性被動(dòng)式降溫效果。在針對(duì)小組件樣品的戶外實(shí)驗(yàn)中，該復(fù)合背板在連續(xù)觀測(cè)中展現(xiàn)了穩(wěn)定的冷卻性能，相比于傳統(tǒng)組件降溫7-15°C。此外，該復(fù)合背板相對(duì)于普通光伏組件成本增加在10%以內(nèi)，組件重量增加為2.6 kg/m2左右。因此，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了光伏組件的低成本、輕量化和被動(dòng)式降溫，并在實(shí)際工程應(yīng)用中具有發(fā)展?jié)摿Α?/span>
戶外測(cè)試結(jié)果
研究工作得到了十四五國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、上海市科委國際合作項(xiàng)目等項(xiàng)目的支持。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.3c00196
報(bào)道鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/otDeHIHdsB7CTRjOFmZrdA
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