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将新型微热管阵列应用于太阳能电池降温,形成了一体化的太阳能光伏光热(PV/T)集热器。在降低电池组件温度,提高电池组件发电效率的同时,利用微热管阵列热的超导性将热量收集,并加以利用,同时产生热、电两种收益,提高了太阳能的综合利用效率。 在总结前人研究成果的基础上,设计并加工了太阳能光伏光热集热器,该集热器流体和组件之间干式连接,解决了电绝缘和流体泄露的危险,提高了运行的可靠性。在此基础上,搭建了光伏光热集热器性能测试试验台,对自然对流、强制循环和普通未冷却组件的性能进行了实验对比,并对其热效率,光热光电总效率和光热光电综合性能效率进行了评价,分析了水量对于其性能的影响;建立了光伏光热集热器的热平衡模型,进行了分析计算,讨论了辐射照度、电池组件温度、环境温度、环境风速对集热器性能的影响;根据实际测试的数据和分析结果,设计了一套家用太阳能光伏光热一体化系统,对其经济性进行了分析。 实验研究结果显示,光伏光热(PV/T)集热器能够有效的降低电池温度,提高太阳能电池的发电效率。长期测试效果显示,自然对流循环组件的发电效率最高比未冷却组件相对提高提高了9.8%,平均相对提高了5.2%,强制循环组件的发电效率最高比未冷却组件相对提高提高了15.7%,平均相对提高了10.1%;强制循环组件的全天平均工作温度始终维持在50摄氏度以下,在40~50℃之间波动,自然循环的日平均工作温度维持在52℃以下,在43~52℃之间波动,自然循环与强制循环组件的背板温度相差只有1~2℃。随着系统水量的增大,系统的典型热效率增大,集热水箱水温升降低,平均光电转换效率提高。不同的质量流量可以直接影响电池的冷却效果,水的质量流量越大,电池的平均壁温越低。电池平均壁温的降低幅度由大变小,曲线趋于平缓。入口水温不同,电池的平均壁温也不同。入口水温越高,电池的平均壁温越高,降低入口水温,可以有效的降低电池的平均壁温,冷却效果更好。 在此基础上,初步设计了户用太阳能光伏光热一体化系统,为太阳能光伏光热一体化的设计提供了参考,并与电热水器系统进行了技术经济分析,静态投资回收期约为4-5年。