沸騰熱伝達を利用した太陽電池モジュール冷却による変換効率の改善

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本研究は, 沸騰熱伝達を利用した太陽電池モジュール冷却による変換効率の改善を目的とした. モジュールの冷却により太陽光を受けて発電している太陽電池セルの温度の上昇を防ぎ, 一定の温度状態を保持し続け, モジュールの温度上昇による変換効率の低下と熱応力によるモジュール内部のマイクロクラッシュなどの破損を防ぐことができる. また, 研究が進んでいる集光型太陽光発電の熱処理の問題の解決につながると考える.本研究では, 沸点が55.5[℃]である作動流体を冷媒として用いて, 静電圧力により作動流体を垂直平板に密着させ沸騰熱伝達による冷却方法を提案する. 静電圧力とは, 平行平板電極間に誘電率の異なる2つの媒体が界面を成して存在している時, 電極間に一様電界を印可すると誘電率の大きい媒体から小さい媒体へ引き込まれる現象である実験の方法は, 実験用モジュールにT型熱電対を使用し, 温度はデータロガーに記録した. 実験用モジュールの裏面に冷却装置を密着させるために熱伝導グリースを使用した. 冷却装置はステンレス2枚と透明電極1枚で構成され, 透明電極と中間部ステンレスに直流高電圧を印可し静電圧力を発生させる. これにより作動流体が伝熱面に移動し充填され, 放熱部は空間となる. 伝熱面で加熱された作動流体は相変化し放熱部へ移動し凝縮され液体に戻り, 冷却装置の下部に移動する. モジュールの変換効率を測定するためにソーラシミュレータを使用し, シミュレータはAM1.5Gに高近似な分光特性, スペクトル合致度JIS C8912, 8933に対して合致度±25[%]以内(等級A), 照度分布±3[%]未満(等級B), 時間変動率<±2[%]未満(等級A)を使用した.研究成果として, 冷媒に電界を印加する時に発現する静電圧力を利用する沸騰熱伝達促進法を検討した結果, 垂直平板に直流の電界を印可することにより静電圧力を発生させ, 冷媒を平板に密着させ冷却することができた.