对钙钛矿太阳能电池的能量高效的冷却制造技术

对钙钛矿太阳能电池的能量高效的冷却。本发明专利技术涉及一种用于有源地冷却钙钛矿太阳能电池的冷却设备的控制，其中钙钛矿太阳能电池是钙钛矿光伏模块的一部分。所述方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对钙钛矿太阳能电池的能量高效的冷却


[0001]本专利技术涉及一种用于控制对钙钛矿太阳能电池进行有源冷却的冷却设备的方法。本专利技术还涉及一种光伏装置，所述光伏装置具有钙钛矿光伏模块和冷却设备，所述钙钛矿光伏模块具有至少一个钙钛矿太阳能电池，所述冷却设备用于有源地冷却钙钛矿太阳能电池。

技术介绍

[0002]已知的是，钙钛矿太阳能电池的效率在高温下通常降低。效率在高温下的这种降低或这种变差通常不仅比在传统的晶体硅太阳能电池的情况下更明显，而且可能也是不可逆的。如下温度也称为临界温度：自所述温度起存在钙钛矿太阳能电池永久损坏的危险。因此重要的是，钙钛矿太阳能电池的温度即使在例如高的太阳光入射的情况下也始终保持低于所述临界温度。
[0003]临界温度与钙钛矿太阳能电池的结构、材料组成和处理强烈相关。钙钛矿太阳能电池的临界温度在一定情况下能够处于如50℃或60℃这样低的值中——太阳能电池在运行中通常能够快速达到的温度。
[0004]应对在温度高于临界温度时退化的钙钛矿太阳能电池的挑战的第一方案是修改钙钛矿太阳能电池的结构、材料组成和/或处理。在设置如下目标的情况下进行修改：提高钙钛矿太阳能电池的临界温度的水平(换言之，高度)。
[0005]第二方案在于，找到至少部分地“治愈”由于钙钛矿太阳能电池所经受的高温引起的效率变差的方法和手段。换言之，该方案遵循如下目标：确实至少部分地再次使钙钛矿材料的假定的不可逆的损坏可逆。
[0006]至今，通过第一方案和第二方案均无法实现完全令人满意和切合实际的解决方案。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于，研发一个替选的设计理念，以便降低由于热效应引起的钙钛矿太阳能电池永久损坏的风险。
[0008]所述目的通过根据独立权利要求所述的用于控制冷却设备的方法以及光伏装置来实现。有利的改进方案和实施方式在从属权利要求、说明书和附图中公开。
[0009]根据本专利技术的方法涉及用于有源地冷却钙钛矿太阳能电池的冷却设备的控制，其中钙钛矿太阳能电池是钙钛矿光伏模块的一部分。所述方法包括以下步骤：
[0010]‑
求取钙钛矿太阳能电池的内部温度的量度，并且
[0011]‑
当所求取的钙钛矿太阳能电池的内部温度的量度大于预先确定的温度阈值的对应的量度时，激活冷却设备。
[0012]也就是说，在需要时，即在超过有利地小于钙钛矿太阳能电池的临界温度的温度的一定阈值时，冷却钙钛矿太阳能电池。由此应防止钙钛矿太阳能电池经受比其临界温度
更高的温度。由此能够从一开始就避免太阳能电池的可能不可逆的损坏。
[0013]对冷却的控制基于钙钛矿太阳能电池的内部温度或内部温度的对应的量度。尤其连续地或间隔地求取钙钛矿太阳能电池的内部温度的量度。如果所述量度超过预先确定的阈值，那么激活冷却设备。如果内部温度的量度再次下降到低于阈值，那么停用冷却设备。这实现(多个)钙钛矿太阳能电池的节能的从而高效的、符合需求的冷却。
[0014]本专利技术的一个重要的方面是，根据钙钛矿太阳能电池的内部温度激活冷却设备。内部温度(英文专业术语中也称“bulk temperature”)在这种情况下应理解为与表面温度(英文：“surface temperature”)不同。太阳能电池的内部温度尤其涉及太阳能电池的光吸收层的温度。在具有p
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n构造、即具有空穴传导层、固有层和电子传导层的钙钛矿太阳能电池的情况下，光吸收层尤其包括固有层。在钙钛矿太阳能电池中，固有层例如具有(晶体)结构CH3NH3PbI3。因为当钙钛矿太阳能电池经受高于临界温度的温度时，在钙钛矿太阳能电池中固有的、基于钙钛矿的层尤其会不可逆地退化，所以太阳能电池的所述区域的温度、即其内部温度尤其重要。另一方面，如果例如钙钛矿太阳能电池的前侧接触部处的温度虽然高于临界温度，然而光吸收层的实际温度低于临界温度，那么钙钛矿太阳能电池仍处于“绿色区域中”并且仍不必启动太阳能电池的冷却的激活。
[0015]本专利技术的另一重要的方面在于，按照根据本专利技术的方法有源地冷却钙钛矿太阳能电池。这尤其被视为与永久冷却不同。因为钙钛矿太阳能电池的内部温度或其对应的量度用作为用于冷却设备的调节变量，所以保证仅当也存在冷却需要时才运行冷却。因此，根据本专利技术的方法是节能的从而节省金钱和资源。
[0016]有源地冷却尤其具有如下优点，所述冷却是节能的，因为仅在需要时才冷却。有利地，有源地冷却具有相对高的冷却功率，以便也以尽可能高的概率安全地防止内部温度超过太阳能电池的临界温度。也就是说，根据本专利技术的方法是用于钙钛矿太阳能电池的可靠和高能效的冷却机构，所述冷却机构降低由于热效应引起的钙钛矿太阳能电池的持久损坏的风险。
[0017]有源地冷却也视为与所谓的背后通风不同。光伏模块的背后通风从具有传统的晶体硅太阳能电池的光伏模块中已知。为此，以距屋顶一定距离的方式安装光伏模块。为了实现光伏模块的充分的背后通风，建议遵守屋顶与模块之间的大约10cm的间距。模块的背后通风经由对流空气起作用。在光伏模块与屋顶蒙皮之间的空间中产生烟囱效应，其中所述效应(从而冷却)的强度不仅与屋顶与模块之间的间距的大小相关，而且与屋顶外覆层的材料和模块的下侧相关。存在高度可调节的屋顶钩，由此能够更容易地遵守所期望的间距。
[0018]显然，钙钛矿光伏模块通常具有多于一个的钙钛矿太阳能电池、即多个钙钛矿太阳能电池。钙钛矿太阳能电池也能够是由钙钛矿太阳能电池和另一太阳能电池、例如传统的硅太阳能电池构造成的串联电池的一部分。对于这种串联太阳能电池，最近在实验室标准中实现印象深刻的28％的效率。
[0019]第一方法步骤包含求取钙钛矿太阳能电池的内部温度的量度。如果钙钛矿光伏模块具有多个钙钛矿太阳能电池，那么第一方法步骤也能够包含求取钙钛矿光伏模块的多个钙钛矿太阳能电池的内部温度的量度。
[0020]将内部温度的量度理解为适合于表征钙钛矿太阳能电池的内部温度的任意参数。这完全能够直接是以开尔文(或摄氏度或华氏度)为单位的实际温度。但是，这例如也能够
是以安培为单位的电流强度或以伏特为单位的电压，所述电流强度或电压完全不能换算成具体的温度，但是仍然能够用于估计钙钛矿太阳能电池的当前内部温度是高于还是低于预先确定的温度阈值。
[0021]将预先确定的温度阈值有利地选择为，使得其略微低于临界温度。根据冷却设备尤其在冷却功率方面的设计方案，应将温度阈值选择为，使得确保在超过温度阈值和激活冷却设备之后，温度在通常情况下仅进一步升高至使得所述温度总是保持低于钙钛矿太阳能电池的临界温度。
[0022]将“预先确定的”温度阈值理解为预设的温度阈值。考虑到钙钛矿太阳能电池的临界温度与具体的电池类型强烈相关的事实，应个体化地确定对应的温度阈值，自所述临界温度起面临所述钙钛矿太阳能电池的效率的不可逆的退化。
[0023]如何能够具体地求取内部温度或所述内部温度的量度，可以考虑不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制对钙钛矿太阳能电池进行有源冷却的冷却设备的方法，其中所述钙钛矿太阳能电池是钙钛矿光伏模块的一部分，所述方法包括以下步骤：
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求取所述钙钛矿太阳能电池的内部温度的量度，以及
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当所述钙钛矿太阳能电池的内部温度的经求取的量度大于预先确定的温度阈值的对应的量度时，激活所述冷却设备。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述钙钛矿太阳能电池具有光吸收层并且所述内部温度的所述量度是所述钙钛矿太阳能电池的光吸收层的实际温度。3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中借助于阻抗谱求取所述钙钛矿太阳能电池的内部温度的量度。4.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中借助于热电偶求取所述钙钛矿太阳能电池的内部温度的量度。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述冷却设备基本上处于所述钙钛矿光伏模块的背离太阳的一侧上。6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述冷却设备包括珀耳帖元件，并且在激活所述冷却设备时，穿过所述珀耳帖元件的电流流动产生所述钙钛矿太阳能电池的内...

【专利技术属性】
技术研发人员：格奥尔格，
申请(专利权)人：西门子能源全球有限两合公司，
类型：发明
国别省市：