用于太阳能组件的纳米级冷却器

时间：2021-06-04 14:29:54 来源：

希腊研究与技术基金会 (FORTH) 的科学家们开发了一种基于辐射冷却和微尺度图案的太阳能模块冷却技术。

当物体表面从其环境中吸收的辐射少于其辐射的能量时，就会发生辐射冷却。发生这种情况时，表面会向外层空间散热，无需电源即可实现冷却效果。

用于太阳能组件的纳米级冷却器

发表在科学报告中的研究将纳米和微结构组合用于增强光伏电池的辐射冷却和效率，该新系统由以纳米和微米尺度周期性图案设计的薄玻璃辐射冷却器组成。据研究人员称，该设备可以放置在太阳能电池的顶部，以降低其工作温度，同时实现高光学透明度和高热发射。

该涂层基于二维亚波长纳米结构光栅，该光栅印在钠钙玻璃中并具有增强的中红外发射率和微结构光栅。学者解释说：“微尺度图案增强了大气透明度窗口中冷却器的性能，而纳米图案进一步增强了光辐射吸收。”“组合增强是可能的，因为微光栅在热波长中提供的发射率增强不受纳米光栅的影响，反之亦然。”

这两个光栅可以通过激光诱导结构化制造。“由于激光加工技术的性质，图案表面可以很容易地放大到大面积，可用于增强太阳能电池中的光收集，”研究小组强调说，并补充说光栅可以实现不仅作为二元设备，而且还具有不同形状的适当结构。

还将氮化硅 (Si3N4) 抗反射涂层置于晶片顶部以增加吸收率。学者们进一步解释说：“当我们将纳米微光栅涂层放在这种结构的顶部时，它会导致硅太阳能吸收率更高，约为 0.92%。”据他们说，这是在不增加电池设计复杂性的情况下实现的。

当将薄的辐射冷却涂层放置在硅晶片的顶部时，硅中的阳光吸收增加了约 25.4%。希腊团队补充说：“当我们将提议的冷却器应用于现实的硅基太阳能电池时，也实现了温度降低和效率提高。”与裸掺杂硅相比，纳米微光栅涂层提供的温度降低大约高达 5.8 摄氏度。

当它在商用太阳能电池上进行测试时，发现冷却技术将其产量提高了约 3.0%。“因此，我们的发现可以显着影响光伏行业以及其他辐射冷却应用，”科学家们总结道。

法国里昂纳米技术研究所 (INL)、美国普渡大学、加泰罗尼亚纳米科学与纳米技术研究所和西班牙材料科学研究院以及约旦的研究人员最近将辐射冷却应用于太阳能电池板冷却科技大学和澳大利亚科威特学院。

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