柔性薄膜太阳能电池的黑体状辐射冷却

由 ty10086 提交于 周四, 08/26/2021 - 13:13
文章英文标题
Black body-like radiative cooling for flexible thin-film solar cells
正文
摘要\n由于日照和自热造成的温度升高，会对太阳能电池的性能和可靠性造成不利影响。在本工作中，我们用理论计算来鉴定化学性质稳定、价格低廉的聚二甲基硅氧烷( PDMS )可以作为冷却柔性薄膜太阳能电池的高效热辐射源。研究表明，在4 ~ 26 µ m的整个红外区，200 µ m厚的平面PDMS层能够实现0.9以上的高发射率。在8 ~ 13 µ m范围内，通过在表面引入金字塔结构，可进一步将发射率提高到近乎一致，环境辐射可忽略不计。根据计算的辐射冷却速率和实际的功率转换效率，我们发现金字塔结构的PDMS层可以显著降低有机、钙钛矿和微晶( µc ) -Si柔性太阳电池的温度，分别降低11℃、12℃和16℃。这项工作可能对高性能、可靠的柔性太阳电池的设计提供重要的指导。
文章内容（英文）
Abstract(#br)Elevated temperature due to sunshine and self-heating can be detrimental to the performance and reliability of solar cells. In this work, we use theoretical calculations to identify that polydimethylsiloxane (PDMS), which is chemically stable and inexpensive, can be a highly efficient thermal emitter for cooling flexible thin-film solar cells. It is shown that a 200 µm-thick planar PDMS layer is capable of achieving high emissivity over 0.9 in the whole IR regime of 4–26 µm. The emissivity can be further increased to near-unity by introducing pyramid structures to the surface in the range of 8–13 µm, where environment radiation is negligible. According to the calculated radiative cooling rates and realistic power conversion efficiencies, we show that a pyramid-structured PDMS layer can significantly lower the temperature of an organic, a perovskite and a micro-crystalline (µc)-Si flexible solar cell by 11 °C, 12 °C and 16 °C, respectively. This work may provide important guidance to the design of high performance and reliable flexible solar cells.
来源出处
Journal|[J]Solar Energy Materials and Solar CellsVolume 194, 2019. PP 222-228
DOI
https://doi.org/10.1016/j.solmat.2019.02.015

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