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马涛副教授课题组提出光伏组件被动式冷却与增效新方法

发布时间:2023-06-08

近日, 马涛副教授联合王如竹教授、代彦军教授,在ACS Energy Letters上发表了题目为“A Hygroscopic Composite Backplate Enabling Passive Cooling of Photovoltaic Panels”的研究论文。研究针对工程应用场景,研发了一种能够实现光伏被动式冷却的轻量化复合背板,该背板基于吸湿性水凝胶,可以实现光伏组件的水蒸气吸附-蒸发式冷却。同时,研究团队还开发了一种底层防水透气膜,能够避免户外条件下水凝胶吸湿功能的失效,并提出了水凝胶与光伏背板高强度粘接方法,进一步提高了实用性与可靠性。论文第一作者是博士研究生李贞鹏,通讯作者是马涛副教授。

 

采用吸湿性水凝胶实现光伏被动式降温的概念示意图与实物图

 

太阳能光伏组件能够将20%左右的太阳辐射转换为电能输出,但同时约70%的太阳能则被转换为废热,导致组件温度升高。高温不仅使光伏组件的发电功率下降,也会加速组件老化从而影响其寿命。研究开发了一种吸湿性水凝胶,可以在夜间吸附环境空气中的水蒸气,储存的水则在白天成为冷却介质,通过水分蒸发过程带走光伏组件工作过程中产生的热量。基于该吸湿性水凝胶,研究开发的复合背板,在不需要任何金属部件或大量冷却介质的情况下,能够实现良好的持续性被动式降温效果。在针对小组件样品的户外实验中,该复合背板在连续观测中展现了稳定的冷却性能,相比于传统组件降温7-15°C。此外,该复合背板相对于普通光伏组件成本增加在10%以内,组件重量增加为2.6 kg/m2左右。因此,该技术实现了光伏组件的低成本、轻量化和被动式降温,并在实际工程应用中具有发展潜力。

 

户外测试结果

 

研究工作得到了十四五国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市科委国际合作项目等项目的支持。

 

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.3c00196

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/otDeHIHdsB7CTRjOFmZrdA

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