太阳能板负责将日照转换成电力,炙热的气温反而会降低太阳能板发电效率,因此科学家一直以来都努力开发降温技术,现在伊拉克科学透过天然蜜蜡、石蜡,成功让太阳能板在炎热午间时分,不那么烫手了。
伊拉克北方技术大学(Northern Technical University)和阿尔努尔大学(AlNoor University )研究团队瞄准相变材料(PCM),想了解它们在极高温度下冷却太阳能板的能力,而相变材料顾名思义,在液态和固态间转变等相变过程中,能够吸收和释放热能。
研究选择的是天然蜜蜡、石蜡以及两者混合组合,这些材料从固态转变为液态时会吸收热量,并在变回液态时释放热量。
伊拉克位于西亚,除东北部山区,其他都是属于热带沙漠气侯,夏季最高气温可以高达 50℃ 以上,其烈阳当然适合发展太阳能等再生能源,但是也需要面对炎热高温,对太阳能板发电效率的减损,北方技术大学团队表示,这项研究目的在评估,在伊拉克天候条件的影响下,相变材料与太阳能板和被动冷却相结合的效果。
在实验环境中,科学家在伊拉克北部哈维贾镇屋顶上放置四片 50 W 多晶太阳能板,在其中三片的背面留有空位,分别以 5 公升天然蜜蜡、石蜡、混合组合填满背面,留出 10% 空间来凝固,剩下一片则是对照组。
团队比较这些太阳能板的发电效率、模组温度和电力输出方面的性能。在 2022 年 7 月进行测量,当时环境温度已达到 43.5℃,太阳辐射值在每平方米 300~956 W 之间。
分析显示,没有添加任何相变材料的对照组太阳能板温度落在 38.65~69.4℃,日均温度为 54.7℃,相较之下,使用石蜡后平均温度稍稍降到 54.21℃,使用天然蜜蜡可以将均温降到 51.66℃,若使用两种材料,平均温度则降到 53.62 C。
团队指出,直到下午 2:00 至 3:00 之间,蜡熔化时的温度都低于对照组,之后由于蜡无法吸收更多热量,蜡凝固并散发热量,拉升太阳能板温度。
团队表示,在发电效果方面,一般太阳能板、石蜡、蜜蜡和混合版本的平均每日发电量分别为 28、28.5、31 和 28.7 W,与对照组相比,天然蜜蜡可以将发电效率提高 1%,降温 4 度。团队认为,使用蜜蜡太阳能板效率落在 13%~14% 之间,指出相变材料可以用于太阳能板降温,进而提高整体效率。
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