纳米TiO2涂层对光伏组件输出性能的影响及可靠性研究

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由于煤、石油、天然气等不可再生能源在燃烧过程中产生的CO2等有害气体造成了环境污染、生态破坏等严重问题,威胁着人类的生存环境。近年来,太阳能作为一种储量丰富的清洁能源,受到了极大的关注。我国也将太阳能电池的发展放在973和863等重大项目中的重要位置,在“十五”国家科技攻关计划中,对光伏项目也作了重大的安排。随着光伏发电并网系统的快速发展,提高光伏发电系统的发电量的重要性日益突出,它直接关系到光伏电站的经济效益。光伏组件作为光伏发电系统的重要组成部分,如何提升其发电量成为推广太阳能发电、改变能源格局的关键问题  本文针对这一问题,探究了TiO2纳米材料涂层对于光伏组件发电量的影响。我们从以下三个方面进行了研究:  一、TiO2纳米涂层可以保持光伏组件表面的长期清洁性,主要体现在两个方面,首先是对光伏组件表面有机污染物的光催化降解特性,我们利用这一特性通过紫外光下分解亚甲基蓝溶液实验探究其应用效果;另外TiO2纳米材料涂层在紫外线照射下具有超亲水性,其表面不易附着污物,即使附着也是与外层水膜结合,附着的污染物在外部风力、雨淋、重力等作用下自动从TiO2表面剥离下来,从而有很好的自清洁效果,我们通过测试亲水角探究其亲水特性;  二、TiO2纳米涂层可以调整不同波段光线的透过率,在有效光电转化波段具有增透效果,从而提升光伏组件的转化效率,同时在紫外波段减小透过率,降低了紫外线对EVA等材料的破坏。我们通过理论分析厚度对增透减反效果的影响,实验探究该涂层的增透减反效果;  三、TiO2纳米涂层对于光伏组件提高发电量有明显的积极影响,但是近20年来,自清洁涂层一直未被大规模推广使用,为了探究TiO2纳米涂层实际应用于光伏组件的可能性,本文对TiO2纳米涂层进行全方面可靠性测试,具体包括:1、UV处理热循环湿冻试验,模拟组件在冷热交替环境中的可靠性;2、热循环试验,确定组件承受由于温度重复变化而引起的热失配、疲劳和其它应力的能力;3、湿热试验,确定组件承受长期湿气渗透的能力;4、沙尘试验,模拟组件在沙尘环境中耐磨损的能力。  我们进行了大量的实验探究以上问题,本文的创新点在于设定镀膜玻璃、喷涂TiO2纳米材料玻璃、镀膜并喷涂TiO2纳米材料玻璃、空白玻璃4组对照,不仅纵向分析证实了喷涂TiO2纳米材料玻璃具有优秀的自清洁性、增透减反特性和可靠性能,还通过TiO2纳米涂层与传统镀膜玻璃的横向对比,突出了喷涂TiO2纳米材料玻璃在这些方面的性能优势。最终得出TiO2纳米材料对于提高光伏组件发电量的影响因素,并以丰富的数据证实其应用于光伏组件的可行性,为光伏行业提高组件发电量提供了新的思路和可靠依据。
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