第九章:了解太阳能光伏在高温下的性能

不同温度下太阳能光伏发电的性能

不同类型的太阳能光伏电池对热量的响应不同。所有面板均在25摄氏度下以1000瓦/平方米的光能辐照进行测试(标准测试条件)。因此面板的实际输出可以不同于面板上所述的额定功率。

你可能会遇到一个术语,最大功率温度系数(Pmax)。它告诉您,当温度比25°C(这是标准测试条件)高1°C时,面板将失去多少功率(由于电压降低)。但是,如果温度低于25°C,对于低于25°C的每1°C,计算结果将反向,因为与标准测试条件相比,功率增益越高(由于电压增加)。

硅光伏电池有比较高的温度系数。当温度高于摄氏25度时,其温度系数大约为-0.4至-0.5%(由于电压降底,功率输出损失0.4%至0.5%)。然而某些薄膜光伏电池相比,他们具有较低的温度系数约-0.2至-0.3。这也意味着在较低的温度下,低于标准的25摄氏度,太阳能光伏电池将提高效率,(类似于为什么液氮冷却等极端冷却可以使电脑超频到极高的功能频率。)尤其是硅光伏电池。 单晶硅太阳能电池板却比多晶硅太阳能电池板更可以承受较高热量。

太阳能光伏电池板的效率随着温度升高而下降,从而降低其总体电力功率。

太阳能光伏喜爱较冷的天气。在寒冷的冬季,它可以产生比面板上额定电压更高的电压。因此,了解您所在地区最冷的温度并相应调整潜力非常重要。您可能需要一个逆变器,而要确保可以处理更高的电压和功率,以防止它在冬季月份由于太阳能光伏在冬冷的气候增加生产电压而过载。尽管面板可以非常高效并且比夏天产生更多的功率,但是冬季的太阳日照时数更短,这会平衡其好处,用最短的时间在日短夜长的情况下进行充电。

 
环境温度低于25摄氏度的晶体和多晶硅模块的电压校正系数。这对冬季寒冷地区可能会产生更高的开路电压,可能高于充电控制器的逆变器可支持的电压。

由于每块硅面板可以根据专有技术进行不同的制造,因此确定面板温度系数的最佳方法是查看制造商的数据表。

有点讽刺的是,我们想让更多阳光照耀我们的太阳能光伏电池的同时,阳光中也带来不必要的红外线热量,从而加热了面板而降低其效率。在炎热的晴天接近45摄氏度时,太阳能光伏板的效率可能会降低10%。

太阳光谱不仅仅是有用的

在地球表面,太阳光由大约2%的紫外光,49%的可见光和49%的红外光组成。

尽管已知紫外线会导致皮肤灼伤并损坏基础设施,但我们在平流层的友好臭氧层帮助我们过滤了大部分紫外线,使只有2%的紫外线逃逸到达地面,如果臭氧层中有孔,则紫外线将会更高。

49%的太阳光谱是可见光,它可以让表面加热,但我们需要它们用于视觉,光合作用和光伏。另外49%的不可见红外光谱分布在700nm至2500nm的光谱范围内,是一种广泛的光谱,即使使用能够过滤掉红外光谱的最佳太阳能薄膜,也不易完全滤除它们。

红外光将产生热能,并负责炎热的晴天。大气中的云和水分子有助于减少它们,创造凉爽的阴天,但也减少了一些可见光。

炎热的太阳能光伏

有人可能会认为,室外温度在25°C时很清凉,但我们应该担心吗?事实上,面对太阳的面板的温度都是不同的故事。还记得只有25°C的晴天,但在关闭的汽车内部可以达到接近60°C的高温吗?太阳能光伏电池板的情况也是如此。

玻璃是一种很好的绝热材料,这意味着热量不会在它们之间自由移动。因此,热量很容易陷在面板的另一面(背面)。此外,一些光会在通过玻璃时转化为热量,从而产生更多的热量。由于深色物体吸收更多热量,热量将随着太阳能光伏电池的深色而增加。最终,太阳能光伏电池可以在比大气温度高得多的温度下运行。

在室外温度为25°C的阳光灿烂的日子里,如果太阳能光伏电池板的背面没有冷却,光伏电池可能会在超越25°C的温度下运行。

冷却太阳能光伏电池板

您不能遮挡太阳能光伏电池板以防止太阳能电池板过热,但几个简单的步骤可以帮助减少太阳能电池上的热量。

您需要在太阳能电池板下方留出几英寸(最好6英寸或更多),以便更好地进行空气循环,从而自然冷却电池板。对于希望在屋顶上安装固定太阳能光伏板的人来说,这一点非常重要。在炎热的阳光灿烂的日子里,如果屋顶通风不良,有些屋顶可能会加热到45-75摄氏度。如果面板和屋顶之间的间距太窄,通风不足会导致极高的热量,从而降低太阳能光伏板的效率。您可以使用热图像来查看太阳能光伏系统的热点。

另一种方法是在炎热天气中主动冷却太阳能光伏电池。通过在面板上放置洒水和水冷却系统,有些设备可以显着提高太阳能光伏发电效率。另一种选择是在水体如河流,运河和湖泊上建造一个漂浮的太阳能光伏电站。水的蒸发将有助于降低面板的热量。


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