近日，上海交通大学机械与动力工程学院副教授马涛联合教授王如竹、代彦军，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。

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

来源：上海交通大学、能源学人