聚光型光伏电池的冷却方式简述

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聚光型光伏电池的冷却方式简述
张海涛
1 2 3 4
聚光型光伏电池的特点 传统电池冷却方式 新型电池冷却方式 总结
聚光型光伏电池的特点
聚光型光伏电池的特点
目前有报道的磷化铟/镓铟砷/ 目前有报道的磷化铟 / 镓铟砷 / 锗三结电池转化效率已 41. 但是即使这样高的转化效率，仍然有约60 60% 达 41.1% 。 但是即使这样高的转化效率 ， 仍然有约 60% 左右的能量转化为热量。如果不对电池进行冷却 ， 过 左右的能量转化为热量 。 如果不对电池进行冷却， 高的温度会使电池转化效率降低， 高的温度会使电池转化效率降低 ， 长时间的高温将导 致电池不可逆转的损坏。 致电池不可逆转的损坏。
传统电池冷却方式
风冷 水冷
传统电池冷却方式
风冷：采用自然对流，可以在电池背面加装铜制或 风冷 铝制的散热底板，也可以加装翅片增加换热效果。 自然冷却安装方便，造价低，但是冷却效果有限。
传统电池冷却方式
采用强制对流，则须在电池背面安装空气流道，并 在流道内安装风机。
传统电池冷却方式
水冷：下表可看出水的传热性质比空气要好很多。 水冷
过程 对 流 换 热 系 数 （W/m2 K） 空气 自然对流 水 空气 强制对流 水 1~10 200~1000 20~100 1000~15000
传统电池冷却方式
水冷需要考虑的是电池和冷却介质间良好的热传导性和 电绝缘性，同时还要考虑工质的渗漏问题。水冷系统主 要由换热器、水箱和连接阀门组成。
新型电池冷却方式
微通道冷却技术 液体射流冲击冷却 技术 热管冷却技术
液浸冷却技术
微通道冷却方式
微通道冷却技术最早在上世纪80年代被 D.B.Tuckerman和F.W.Pease提出。 他们使用槽宽和壁厚均为50μm，通道的高宽比约为 10的微通道冷却器，在水流量为10ml/s时，冷却热流 密度可达790W/cm2。
微通道冷却方式
液体射流冲击冷却方式
所谓液体射流冲击技术是指从微孔中喷出液体工质 到被冷却表面，工质与表面换热系数因强烈扰动而 保持在很高的水平上。目前看来，该项技术的热阻 比微通道还要低，一般可达10-5~10-6 K m2/W。
液体射流冲击冷却方式
热管冷却方式
热管冷却技术目前在CPU散热器中已经用的非常普遍。 而用在光伏电池的散热上还比较少。 无论是菲涅尔透镜还是抛物面反射镜，在聚光时光 斑会不均匀，这将影响到电池阵列的电阻不均匀， 进而导致电池输出功率降低，而且聚焦倍数越大这 种影响越明显。而热管冷却

技术可以很好的克服这 种缺点。热管除了具有较高的传热能力外，本身就 具有均温性。
热管冷却方式
热管的散热能力大概为250kW/m2～1000kW/m2
液浸冷却方式
大多数传统冷却方式之所以不能达到很小的热阻是因为在 电池和冷却介质之间存在壁面。理论上该壁面应该非常薄， 比如0.1mm，但是实际情况中很难做到。所以将电池直接 浸没在液体工质中就不存在间隔，可以取得很好的冷却效 果。
液浸冷却方式
天津大学的王一平教授利用二甲基硅油浸没光伏电池， 在200倍太阳下，电池温度为40℃-60℃。最大对流换热 系数可达3000 W/m2 ℃。
总结
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聚光型光伏电池的冷却方式简述
张海涛
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聚光型光伏电池的特点 传统电池冷却方式 新型电池冷却方式 总结
聚光型光伏电池的特点
聚光型光伏电池的特点
目前有报道的磷化铟/镓铟砷/ 目前有报道的磷化铟 / 镓铟砷 / 锗三结电池转化效率已 41. 但是即使这样高的转化效率，仍然有约60 60% 达 41.1% 。 但是即使这样高的转化效率 ， 仍然有约 60% 左右的能量转化为热量。如果不对电池进行冷却 ， 过 左右的能量转化为热量 。 如果不对电池进行冷却， 高的温度会使电池转化效率降低， 高的温度会使电池转化效率降低 ， 长时间的高温将导 致电池不可逆转的损坏。 致电池不可逆转的损坏。
传统电池冷却方式
风冷 水冷
传统电池冷却方式
风冷：采用自然对流，可以在电池背面加装铜制或 风冷 铝制的散热底板，也可以加装翅片增加换热效果。 自然冷却安装方便，造价低，但是冷却效果有限。
传统电池冷却方式
采用强制对流，则须在电池背面安装空气流道，并 在流道内安装风机。
传统电池冷却方式
水冷：下表可看出水的传热性质比空气要好很多。 水冷
过程 对 流 换 热 系 数 （W/m2 K） 空气 自然对流 水 空气 强制对流 水 1~10 200~1000 20~100 1000~15000
传统电池冷却方式
水冷需要考虑的是电池和冷却介质间良好的热传导性和 电绝缘性，同时还要考虑工质的渗漏问题。水冷系统主 要由换热器、水箱和连接阀门组成。
新型电池冷却方式
微通道冷却技术 液体射流冲击冷却 技术 热管冷却技术
液浸冷却技术
微通道冷却方式
微通道冷却技术最早在上世纪80年代被 D.B.Tuckerman和F.W.Pease提出。 他们使用槽宽和壁厚均为50μm，通道的高宽比约为 10的微通道冷却器，在水流量为10ml/s时，冷却热流 密度可达790W/cm2

。
微通道冷却方式
液体射流冲击冷却方式
所谓液体射流冲击技术是指从微孔中喷出液体工质 到被冷却表面，工质与表面换热系数因强烈扰动而 保持在很高的水平上。目前看来，该项技术的热阻 比微通道还要低，一般可达10-5~10-6 K m2/W。
液体射流冲击冷却方式
热管冷却方式
热管冷却技术目前在CPU散热器中已经用的非常普遍。 而用在光伏电池的散热上还比较少。 无论是菲涅尔透镜还是抛物面反射镜，在聚光时光 斑会不均匀，这将影响到电池阵列的电阻不均匀， 进而导致电池输出功率降低，而且聚焦倍数越大这 种影响越明显。而热管冷却技术可以很好的克服这 种缺点。热管除了具有较高的传热能力外，本身就 具有均温性。
热管冷却方式
热管的散热能力大概为250kW/m2～1000kW/m2
液浸冷却方式
大多数传统冷却方式之所以不能达到很小的热阻是因为在 电池和冷却介质之间存在壁面。理论上该壁面应该非常薄， 比如0.1mm，但是实际情况中很难做到。所以将电池直接 浸没在液体工质中就不存在间隔，可以取得很好的冷却效 果。
液浸冷却方式
天津大学的王一平教授利用二甲基硅油浸没光伏电池， 在200倍太阳下，电池温度为40℃-60℃。最大对流换热 系数可达3000 W/m2 ℃。
总结
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聚光型光伏电池的冷却方式简述
张海涛
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聚光型光伏电池的特点 传统电池冷却方式 新型电池冷却方式 总结
聚光型光伏电池的特点
聚光型光伏电池的特点
目前有报道的磷化铟/镓铟砷/ 目前有报道的磷化铟 / 镓铟砷 / 锗三结电池转化效率已 41. 但是即使这样高的转化效率，仍然有约60 60% 达 41.1% 。 但是即使这样高的转化效率 ， 仍然有约 60% 左右的能量转化为热量。如果不对电池进行冷却 ， 过 左右的能量转化为热量 。 如果不对电池进行冷却， 高的温度会使电池转化效率降低， 高的温度会使电池转化效率降低 ， 长时间的高温将导 致电池不可逆转的损坏。 致电池不可逆转的损坏。
传统电池冷却方式
风冷 水冷
传统电池冷却方式
风冷：采用自然对流，可以在电池背面加装铜制或 风冷 铝制的散热底板，也可以加装翅片增加换热效果。 自然冷却安装方便，造价低，但是冷却效果有限。
传统电池冷却方式
采用强制对流，则须在电池背面安装空气流道，并 在流道内安装风机。
传统电池冷却方式
水冷：下表可看出水的传热性质比空气要好很多。 水冷
过程

对 流 换 热 系 数 （W/m2 K） 空气 自然对流 水 空气 强制对流 水 1~10 200~1000 20~100 1000~15000
传统电池冷却方式
水冷需要考虑的是电池和冷却介质间良好的热传导性和 电绝缘性，同时还要考虑工质的渗漏问题。水冷系统主 要由换热器、水箱和连接阀门组成。
新型电池冷却方式
微通道冷却技术 液体射流冲击冷却 技术 热管冷却技术
液浸冷却技术
微通道冷却方式
微通道冷却技术最早在上世纪80年代被 D.B.Tuckerman和F.W.Pease提出。 他们使用槽宽和壁厚均为50μm，通道的高宽比约为 10的微通道冷却器，在水流量为10ml/s时，冷却热流 密度可达790W/cm2。
微通道冷却方式
液体射流冲击冷却方式
所谓液体射流冲击技术是指从微孔中喷出液体工质 到被冷却表面，工质与表面换热系数因强烈扰动而 保持在很高的水平上。目前看来，该项技术的热阻 比微通道还要低，一般可达10-5~10-6 K m2/W。
液体射流冲击冷却方式
热管冷却方式
热管冷却技术目前在CPU散热器中已经用的非常普遍。 而用在光伏电池的散热上还比较少。 无论是菲涅尔透镜还是抛物面反射镜，在聚光时光 斑会不均匀，这将影响到电池阵列的电阻不均匀， 进而导致电池输出功率降低，而且聚焦倍数越大这 种影响越明显。而热管冷却技术可以很好的克服这 种缺点。热管除了具有较高的传热能力外，本身就 具有均温性。
热管冷却方式
热管的散热能力大概为250kW/m2～1000kW/m2
液浸冷却方式
大多数传统冷却方式之所以不能达到很小的热阻是因为在 电池和冷却介质之间存在壁面。理论上该壁面应该非常薄， 比如0.1mm，但是实际情况中很难做到。所以将电池直接 浸没在液体工质中就不存在间隔，可以取得很好的冷却效 果。
液浸冷却方式
天津大学的王一平教授利用二甲基硅油浸没光伏电池， 在200倍太阳下，电池温度为40℃-60℃。最大对流换热 系数可达3000 W/m2 ℃。
总结

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