为了响应国家“双碳”目标,开发新型高效的能源利用技术已成为当务之急。目前光伏电池发展以太阳能为代表的可再生能源,将其转化为电能,以绿色环保、储量丰富而受到广泛应用。而光伏电池与热电器件叠加组成的光伏热电耦合系统在提高太阳能的利用率和减少能源浪费方面具有重要的意义,这一系统被广泛应用在住宅和商业建筑、工业、农业、远程地区和紧急响应等多个领域。
上海第二工业大学热电之光——新型热电耦合器件提供商团队,团队共有6名成员、3名技术顾问、2名专家指导等成员组成。科研团队负责人表示,该项目目前已发表相关文章12篇、专利9项。项目组选用单晶硅PV电池制作新型PV-TE耦合器件,采用不同于传统耦合器件所用的热界面材料加强能量传输,降低了PV电池和TE装置之间的接触热阻,从而优化了界面传热,提高整体的光电转化效率,而且提高单晶硅PV电池发电量,具有较好的市场前景。
该项目组通过将光伏发电与热电转换技术相结合,并集成先进的储能系统,实现了太阳能的高效转换与存储。在这一系统中,光伏电池板负责将太阳光能转换为电能,而多余的热量则通过热电模块被有效回收,转换为额外的电能,极大地提升了整体能效。设计了一种MPPT充电技术和锂电池充电技术相结合的改进的锂电池充电控制方法(恒流充电、恒压充电、MPPT充电、浮充充电),该充电方法一方面避免了锂电池充电初期和末期大电流充电导致的极化效应;另一方面在光照温度变化的情况下,能够追踪太阳能电池的最大输出功率,有良好的市场前景。光伏热电耦合系统主要以供电为主,项目组优先选择进入建筑行业,将发电端和充电管理模块进行组装生产对外售卖。
项目组制造的光伏热电耦合储能系统所运用到的原理是太阳辐射中的紫外光和可见光部分照射到光伏电池上时,由于光生伏特效应,光电半导体中会产生相应的光生电动势,将其接入外电路中时便会产生相应的电流,从而可将光能直接转化为电能。设计了一种MPPT充电技术和锂电池充电技术相结合的改进的锂电池充电控制方法(恒流充电、恒压充电、MPPT充电、浮充充电),该充电方法一方面避免了锂电池充电初期和末期大电流充电导致的极化效应;另一方面在光照温度变化的情况下,能够追踪太阳能电池的最大输出功率,有良好的市场前景。光伏热电耦合系统主要以供电为主,项目组优先选择进入建筑行业,将发电端和充电管理模块进行组装生产对外售卖。
该科研团队负责人介绍,光伏发电技术虽然成熟,但其能源转换效率仍有较大提升空间。此次研发的耦合系统,通过在光伏电池板下方安装高性能热电器件,有效利用了光伏发电过程中产生的废热。热电器件能够将这部分热能转换为电能,实现了能量的双重利用。光伏热电耦合储能是一种高效、环保、可持续的能源利用方式,具有广泛的应用前景。随着全球能源结构的转型升级,光伏热电耦合储能技术的成功研发,不仅展现了我国在新能源技术领域的创新实力,也为全球绿色能源的发展贡献了中国智慧和中国方案。