液浸聚光光伏系統(tǒng)冷卻工質(zhì)二甲基硅油的光學(xué)特性研究.pdf

1、液浸聚光光伏系統(tǒng)冷卻工質(zhì)二甲基硅油的液浸聚光光伏系統(tǒng)冷卻工質(zhì)二甲基硅油的光學(xué)特性研究光學(xué)特性研究Studyonopticalacteristicofdimethylsiliconoilappliedincoolingfliquidimmersedconcentrationphotovoltaic(CPV)systems一級(jí)學(xué)科：化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科專業(yè)：環(huán)境化工作者姓名：張博陽(yáng)指導(dǎo)教師：王一平天津大學(xué)化工學(xué)院二零一五年五月中文摘要中文摘要

2、近年來(lái)，由于聚光光伏（CPV）發(fā)電技術(shù)由于其可以有效地提高發(fā)電效率，并大幅度節(jié)約光伏系統(tǒng)發(fā)電的成本而被廣泛地關(guān)注。在聚光光伏電池的散熱方法中，采用二甲基硅油與聚光太陽(yáng)電池直接接觸換熱，可以使聚光電池保持較低的工作溫度。但是隨著系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的增加以及聚光倍數(shù)的提高，二甲基硅油無(wú)法保持良好的光學(xué)特性，從而影響了系統(tǒng)的電力輸出。針對(duì)這一問題，本文提出利用加速壽命試驗(yàn)的手段，建立了以聚光硅電池為發(fā)電主體模擬系統(tǒng)，從以下方面對(duì)長(zhǎng)期液浸條件下二甲基

3、硅油的光學(xué)特性進(jìn)行了研究。1、設(shè)計(jì)并研究了以氣力提升驅(qū)動(dòng)液體循環(huán)流動(dòng)的氣升式環(huán)流反應(yīng)器。研究結(jié)果表明：表觀氣速、液體的黏度和溫度都對(duì)氣含率有影響；其中表觀氣速與表觀液速呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系；反應(yīng)器受光面的溫度軸向分布相對(duì)均勻，且均勻程度隨表觀氣速呈正相關(guān)。2、對(duì)室外老化因素對(duì)二甲基硅油光學(xué)特性的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的光、熱和氧老化因素均會(huì)導(dǎo)致二甲基硅油的光學(xué)特性降低，從而使得電池的電性能降低。由于聚光硅電池的量子效率在可見

4、光波段明顯高于紫外波段和近紅外波段，因此二甲基硅油的可見光波段的光譜透過(guò)率的降低會(huì)使得電池的電性能明顯衰減。3、研究了長(zhǎng)期液浸過(guò)程中二甲基硅油光學(xué)特性的變化機(jī)理。結(jié)果表明：二甲基硅油在光、熱和氧的耦合作用下發(fā)生了分子重排反應(yīng)和光氧化反應(yīng)。其中分子重排反應(yīng)生成了環(huán)狀聚硅氧烷化合物，這一部分產(chǎn)物的光學(xué)特性僅略低于二甲基硅油，并不是導(dǎo)致硅油光學(xué)特性大幅度降低的主要原因。光氧化反應(yīng)生成長(zhǎng)鏈線型聚硅氧烷化合物，這類化合物經(jīng)紅外光譜檢測(cè)到含有生色團(tuán)

5、和助色團(tuán)，可以大幅度降低二甲基硅油的光學(xué)特性。4、以《聚光光伏國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)》IEC62108為參考，建立了以二甲基硅油作為液浸冷卻工質(zhì)的使用壽命分析方法，同時(shí)提出和比較了兩種針對(duì)老化硅油的回收方法。分析表明：在光熱氧耦合作用下，二甲基硅油光譜透過(guò)率衰減呈現(xiàn)紫外波段、可見光波段和近紅外波段順次下降的規(guī)律，Jnp下降速率逐漸增加。對(duì)于使用聚光硅電池的聚光光伏系統(tǒng)，二甲基硅油的Jnp低于0.871時(shí)，便達(dá)到使用壽命的終點(diǎn)。利用實(shí)驗(yàn)方法得出了不同溫