利用水基SiO2纳米流体推进光谱分束混合PV/T系统的性能评估

随着全球迫切需要从化石燃料转向可持续能源，太阳能成为了希望的灯塔。然而，一个重大挑战是有效捕获和利用全光谱的阳光。传统的光伏(PV)电池板将太阳光转化为电能，但无法利用整个太阳光谱，尤其是红外部分，它经常被浪费为热量。

为了解决这个问题，开发了光伏/热(PV/T)系统。这些混合系统不仅可以像光伏板一样发电，还可以收集废热，具有双重好处。

光谱分束(SBS)技术可以显着提高收集温度和系统效率，而纳米流体由于其优异的热学和灵活的光学特性，通常用作SBS混合PV/T系统中的分光器。

现有研究大多直接使用不同类型和浓度的纳米流体用于SBS混合PV/T系统，重点研究添加纳米流体作为分频器对系统效率的影响。然而，关于纳米流体的设计参数和实验装置对系统光热和光伏转换效率的影响仍缺乏足够的研究，特别是对于具有重大潜在应用的水基SiO2纳米粒子流体。

河北工业大学于晓辉课题组利用水基SiO2纳米流体作为SBS混合PV/T系统的分束器，通过实际透射率测量，建立了PV和T系统，研究了设计参数对系统性能增强的影响。光热模型。研究结果发表在《能源前沿》杂志上。

研究发现，随着SiO2纳米流体浓度和光程的增加，纳米流体对太阳辐射的透过率逐渐降低。较高的纳米流体浓度导致较低的电转换效率、较高的热转换效率和整体系统效率。

最佳SiO2纳米流体浓度为0.10wt.%，在效率和成本效益之间取得了平衡。研究人员还观察到，增加光路(从0毫米到30毫米)会导致电转换效率降低60.43%，而整体系统效率提高50.84%。

然而，随着光路在0-10mm范围内增加，整体系统效率急剧上升，然后在光路10-30mm范围内缓慢上升。此外，随着聚焦比的增加，整体系统效率先增加后下降。聚焦比为3时最大效率为51.93%。

研究人员表示，这项研究的结果对于选择合适的分频液体和优化SBSPV/T混合系统中的分路器设计具有重要意义。