二甲基矽油的光伏新應用聚光光伏(Concentrating Photovoltaic，CPV)是種新感的太陽能發電技術。聚光光伏發電係統中，高光強的注入將導致高熱量(一般入射光的 25% ~ 36%轉化成電能)的產(chan) 生，使得電池溫度升高，...
二甲基矽油的光伏新應用
聚光光伏(Concentrating Photovoltaic，CPV)是種新感的太陽能發電技術。聚光光伏發電係統中，高光強的注入將導致高熱量(一般入射光的 25% ~ 36%轉化成電能)的產(chan) 生，使得電池溫度升高，而溫度升高會(hui) 大大降低電池的輸出效率。因此需要對電池進行有效的冷卻使用液浸冷卻法為(wei) 電池降溫，即直接將太陽電池浸沒在絕緣介質中使用，由流動的冷卻液體(ti) 將電池表麵的熱量帶走，可達到有效冷卻太陽電池的目的。但是聚光係統長期工作於(yu) 戶外，自然環境中的光、熱、氧氣以及雨雪風等無刻不在侵蝕係統的各個(ge) 部分，光伏係統各部分要求有一致的使用壽命，避免因一處損壞而使整個(ge) 係統癱瘓。為(wei) 了保證光伏冷卻係統的可靠性運行，需要考察高溫和強紫外線這兩(liang) 個(ge) 主要因素對冷卻介質的作用。
1、油性質的變化
1.1 過率變化
1）85℃中以實驗前矽油為(wei) 參比液,各實驗後矽油為(wei) 測試液,得到以下光譜透過率曲線。實驗時間大於(yu) 800h 的矽油在300nm及以下波段透過率急劇下降。在考察時間內(nei) 由於(yu) 矽電池對於(yu) 400nm以前的光譜不響應，所以液浸於(yu) 矽油中的矽電池人射光沒有削減。由於(yu) 320nm 之前光譜透過率降低即液體(ti) 的吸收增加，所以減少了入射到電池上的無效光，從(cong) 而降低電池溫度。對於(yu) 多結聚光電池光譜響應範圍擴展到 300~1800nm，用此液體(ti) 液浸可能會(hui) 造成微量的入射光損失。
2)150℃中實驗中無論矽油中是否有氧氣以及是否有電池，在光譜大於(yu) 400nm 時透過率都沒有降低；從(cong) 400nm隨著波長的降低透過率急速下降，到250nm處甚至隻能達到10%。結合85℃實驗，可證明氧以及電池並沒有增加矽油透過率的衰減,溫度則是降低液體(ti) 透過率的主要因素。耦合實驗後的液體(ti) 降低的比 150℃少，比85℃多由於(yu) 合實驗中液體(ti) 的溫度與(yu) 85℃接近可得出紫外線能夠促進矽油低波段光譜透過率的降低，且溫度升高也能促進透過率的降低。
3）紫外照射時，矽油在無電池加入時，氧的存在對矽油的透過率幾乎無影響，有電池時，氧的存在能夠促進透過率的降低；無論有無氧存在，電池的存在能夠很大程度地促進矽油在低波段光譜的降低，原因可能是高能量的紫外線光子激發了電池表麵一些物質，溶入矽油引起了透過率的降低，且在有氧的存在下，這種作用更加強烈。耦合實驗紫外照射時間(72h)比紫外實驗(120h)短，而耦合實驗後矽油透過率下降也比紫外實驗要小。所以可知溫度和紫外耦合對矽油性質變化沒有明顯作用。
1.2 紅外光譜測試
實驗後二甲基矽油特征峰的位置形狀都沒有變化，尤其是指紋區(指紋區為(wei) 1300~650cmˉ1），該區域出現的譜帶主要是單鍵，各種化合物在結構上的微小差異在指紋區都會(hui) 得到反映的吸收峰幾乎重合，隻是強度稍有不同，這是測試時加入樣品量不同造成的。圖中實驗後3500cmˉ1附近的凸峰是測試時製作壓片的 KBr 沒有完全幹燥而引入的雜峰，2300cmˉ1附近的峰是Si-H特征峰應該是矽油和 KBr 中微量水形成的。所以,由紅外光譜圖實驗矽油的微觀分子結構均未改變。
1.3 電池特性變化
電池電性能測試
如圖給出了實驗前後液浸電池電性能的變化。實驗前後電池開路電壓和短路電流變化無規律且幅度都很小，計算得V大相對變化率為(wei) 0.0421，大相對變化率為(wei) 0.034，可見實驗對電池的開路電壓和短路電流幾乎沒有影響，或者說影響很小還不能精確檢測。考慮到可能的測試誤差，可認為(wei) 經過以上實驗矽電池的電性能沒有衰降。這是因為(wei) 矽油的化學性質穩定，熱穩定性也較好，同時矽太陽電池本身也具有很好的物理化學穩定性，所以在本文所用實驗條件下電池性能沒有明顯改變。
2、理論分材
從(cong) 兩(liang) 方麵對二甲基矽油耐候性的實驗結果進行解析，其一是物質具有的官能團結構，其二是物質具有的化學鍵的鍵能。
矽油中沒有活潑基團，所以化學性質很穩定，沒有生色團(在紫外和可見光區產(chan) 生吸收帶的基團為(wei) 生色團，簡單的生色團由雙鍵或叁鍵體(ti) 係組成)和助色團(本身沒有生色功能，但當與(yu) 生色團相連時，就會(hui) 發生n一π共軛作用，增強生色團的生色能力，使生色團吸收波長向長波方向移動且吸收強度增加，如一0H、一0R、一NH,、一-NHR、一X 等)，所以在紫外可見光區無吸收。實驗後矽油中也無生色團和助色團產(chan) 生，因此實驗後矽油透過率降低的很少，且這部分降低很可能是電池表麵物質的微量溶解造成的，而不是矽油本身的問題。
一般鍵能越高，化學穩定性越高。二甲基矽油具有優(you) 良的耐氧化穩定性和耐氣候老化性從(cong) 結構上分析是這樣的：因 Si和0的電負性(Si：1.74，O：3.50)差別大，故Si-O鍵能較大，Si-O接近離子鍵與(yu) SiO2，組成的岩石結構類似這是作為(wei) Si-O-Si鏈的聚有機矽氧烷具有較好熱穩定性的重要原因之一，且矽油分子中無雙鍵，故不易被氧化遇氧和熱穩定。實驗中，矽油都表現出了良好的耐受性。
