不同结构PV-T系统的热电性能研究

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1、第33卷第11期可再生能源Vol.33No.112015年11月RenewableEnergyResourcesNov.2015不同结构PV/T系统的热电性能研究郑庆琳，白路，梁宗存（中山大学太阳能系统研究所，广东省光伏技术重点实验室，光电材料与技术国家重点实验室，广东广州510006）摘要：设计并搭建了两种不同集热结构的PV/T系统，试验采集了环境、温度、功率等参数，获得了两个系统的温度特性、热效率、发电效率。试验结果表明，PV/T系统效率主要受环境因素影响，集热结构对其性能也产生不同程度的影响。无空腔PV/T系统的冷却效果好于有空腔系统，发

2、电效率较高；有空腔PV/T系统的热效率较高，一次能源节约率略高于无空腔系统。关键词：PV/T系统；有空腔集热器；无空腔集热器；一次能源节约率中图分类号：TK513文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）11-1603-05DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.11.0020引言1.1PV/T系统结构由于材料本身的限制，晶体硅太阳能电池对本文设计了两种PV/T系统集热器结构太阳光的吸收截止波长在1100nm左右，只能利（图1）。图1（a）为无空腔的PV/T集热器，图1（b）用太阳光中20%左右的能量

3、，而剩余的太阳光除为有空腔的PV/T集热器。了少部分被反射外，其余将转变为热能使电池温玻璃盖层EVA光电池片[1]度升高。随着光伏电池温度升高，其光电转换效率随温度变化的负效应明显，电池温度每提高1℃，导致晶体硅太阳电池的输出功率降低0.4%～集热管道[2]，[3]0.5%，非晶硅电池的输出功率降低0.25%左右。将光伏板和平板集热器有机结合起来形成铝边框玻璃纤维棉透明TPT蓝膜的PV/T系统，其应用前景非常可观。在PV/T系（a）无空腔的PV/T集热器统中，冷却液带走光伏板上的多余能量，降低电池玻璃盖层EVA光电池片工作温度，能使系统光电转换

4、效率保持在较高的水平；同时，可以利用冷却液吸收的热量为建筑供空腔[4]暖和提供生活热水。PV/T系统在提高电池光电转换效率的同时，还提升了太阳能综合利用率。目前，国内外许多学者对PV/T系统进行了铝边框集热管道透明TPT蓝膜玻璃纤维棉大量的研究，主要涉及PV/T集热器结构、运行参（b）有空腔的PV/T集热器数、系统性能和评估方法，但仍然存在许多尚待解图1PV/T集热器的结构剖面图[5]Fig.1StructureprofileofPV/Tcollector决的问题。本文设计并搭建了无空腔PV/T和有空腔PV/T两种不同集热结构系统，试验研究了两

5、个PV/T集热器均使用同一批次的156系统的热电性能，对比分析了两种系统的热效率、mm×156mm多晶硅电池片，每个集热器由40块2发电效率和一次能源节约率，为今后的工艺研究太阳电池串联组成，电池面积Apv为243.36cm，提供依据。电池覆盖率为60.14%，在标准状况下集热器的最1PV/T系统结构及实验设计大输出功率为160W。在无空腔的PV/T集热器收稿日期：2015-03-09。基金项目：国家自然科学基金项目（61176055）。作者简介：郑庆琳（1989-），女，山西运城人，硕士研究生，研究方向为光伏/光热技术。E-mail：zhen

6、gql1213@163.com·1603·可再生能源2015，33（11）中，电池片通过层压方式均匀排布在蓝膜表面，中本文所设计的PV/T系统实验原理如图2所间通过透明光伏背膜TPT进行绝缘保护。两个示。水箱中的水经循环泵进入铺设在电池片背部PV/T集热器均采用透明光伏背膜TPT和蓝膜。集的集热管道，管道中的流体可将集热板吸收的热热管道分布于蓝膜背部，管道间距为12cm。蓝膜量及时带走，降低电池工作温度，并将收集的热量与集热管道间采用激光焊接连接。两个系统均使存储在水箱中。同时，PV/T系统产生的直流电经用同一品牌的搪瓷水箱、循环泵和玻璃纤维棉

7、。微型逆变器转为交流电与市网连接，并通过能量1.2实验设计通信器ECU模块对系统发电功率进行实时监测。PV/T集热器PV/Ta集热器储水箱储水箱温控仪温控仪水泵水泵逆变器逆变器交流配电柜ECU图2PV/T系统实验原理图Fig.2PV/Tsystemexperimentdiagram两个系统并排排布，面向正南，与水平面倾风速为2.4m/s左右。用太阳辐照仪测量集热器表斜20°，水箱置于集热器后方（图3）。水箱和集热面接收到的太阳辐照度和环境温度，测试结果如[6]管道中的流体通过循环泵强制循环，循环泵的开图4所示。动和停止由温度控制器控制，启动温差

8、为4℃，循85020.0环泵可实现3档调速。80019.5275019.0-m·70018.5/W/℃度650度18.0照600温辐境阳55017.5