本期分享发表在Device杂志上题目为“Self-adaptive interfacial evaporation for high-efficiency photovoltaic panel cooling”的研究文章。

Part 1 文章简介

光伏 (PV) 设备中的高温会导致性能下降和长期损坏。我们提出了一种自适应芯吸蒸发器 (SWE)，通过将虹吸式蒸发器与控制电路集成在一起来调节 PV 温度。蒸发器可以通过气候自适应操作启动界面蒸发，以抑制 PV 温度上升。我们制作了一个原型并在实验室和室外条件下表征了其性能。PV-SWE 在 1 个太阳辐照度下可使温度下降约 20°C，并在 8 天的连续现场测试中表现出可靠性。值得注意的是，在能耗为 0.0175 W⋅h/m2 的情况下实现了 433 mL/(h·m2) 的低耗水率。

‍ Part 2 主要图表

图1是PV-SWE 概念(A) 整个系统的组成部分。(B) 虹吸通道的形成：干式蒸发器的多孔结构中先前充满空气，然后毛细水流将空气排出并占据多孔结构；最后，结构中充满水，形成虹吸通道。(C) 利用界面蒸发的冷却效应来提高 PV 性能。(D–F) 不同条件下的运行策略。

图2是PV-SWE 实现(A) 带有芯吸蒸发器的 PV 组件。(B) 蒸发器微孔结构的扫描电子显微镜 (SEM) 图像。(C) 蒸发器的润湿性能。(D) 操作策略的硬件实现。(E) 完成的控制平台的光学图像。(F) 嵌入式控制策略。

图3是实验室测试结果(A) 实验室测试设置。(B) 1 个太阳光照下倾斜角为 10° 的模块的温度响应。(C) 达到热稳定状态时的功率-电压曲线。(D) 1 个太阳、0.8 个太阳和 0.6 个太阳光照下倾斜角为 10° 的模块因蒸发而导致的单位重量损失。(E) 稳定状态温度降低和 MPP 改进与倾斜角的关系。(F) 蒸发率与倾斜角的关系。

图4是现场测试设置和计量条件(A) 实验装置示意图。(B) 装置的光学照片。(C) 2022 年 12 月 21 日的气温和 RH。(D) 2022 年 12 月 21 日的辐照度和风速。(E) 2022 年 12 月 21 日的天空状况。(F) 2022 年 12 月 22 日的气温和 RH。(G) 2022 年 12 月 22 日的辐照度和风速。(H) 2022 年 12 月 22 日的天空状况。

图5是第一天 PV 和 PV-SWE 的热电性能比较(A) 温度变化。(B) 温度下降。(C) 启动阶段的红外图像。(D) 稳定阶段的红外图像。(E) P-V 曲线。(F) 每小时平均最大功率输出。(G) 功率转换效率。

图6是第二天 PV 和 PV-SWE 的热电性能比较(A) 温度变化。(B) 温度下降。(C) 启动阶段的红外图像。(D) 稳定阶段的红外图像。(E) P-V 曲线。(F) 每小时平均最大功率输出。(G) 功率转换效率。

图7是可靠性验证结果(A) 太阳辐射、电池板温度和开路电压随时间的变化。(B) 单位光伏面积日耗水量。(C) 控制器和水泵单位光伏面积日耗电量。

图8是与其他技术的比较及水耗和能耗评估（A）温度下降。（B）每小时水耗和能耗。（C）净现值分析。（D）理想光伏热管理的拼图。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.device.2024.100569

引用：Li, Fuxiang, et al. "Self-adaptive interfacial evaporation for high-efficiency photovoltaic panel cooling." Device (2024).

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