國際科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種混合光伏-蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，旨在解決超干旱沙漠地區(qū)光伏組件的熱衰減問題。該系統(tǒng)通過背面濕墊蒸發(fā)冷卻與正面間歇噴水相結(jié)合，不僅顯著提升了光伏發(fā)電效率，還能提供預(yù)冷通風(fēng)空氣以降低建筑制冷負(fù)荷。

該裝置在光伏組件背面放置浸水纖維素墊，并增加正面間歇噴淋功能。水泵將水循環(huán)至背墊，一臺35瓦風(fēng)機(jī)抽吸空氣穿過墊層，在冷卻組件的同時產(chǎn)出溫濕度可控的通風(fēng)氣流。當(dāng)組件溫度超過45攝氏度時，正面開始以每次約10至20秒的間隔進(jìn)行噴水。

研究團(tuán)隊(duì)于2023年7月1日至9月15日期間，在伊拉克巴格達(dá)某建筑屋頂進(jìn)行了實(shí)地測試。測試選取兩塊相同的150瓦光伏組件，一塊搭載冷卻系統(tǒng)，另一塊作為無管理對照組，每日09:00至15:00在晴朗天氣下運(yùn)行。測試固定送風(fēng)速度為3米/秒，重點(diǎn)監(jiān)測組件溫度、發(fā)電量、轉(zhuǎn)換效率及出口氣流的溫濕度變化。

在第一階段僅啟用背面冷卻的測試中，研究人員對比了50毫米、100毫米和150毫米三種厚度的纖維素墊，以及1至3升/分鐘的水流速率。結(jié)果顯示，冷卻后組件溫度較對照組降低約20攝氏度，輸送至室內(nèi)的平均冷空氣溫度約為35攝氏度。對應(yīng)三種墊厚的Zui大效率提升分別為13.3%、9.3%和14.2%，其中150毫米墊組表現(xiàn)。

第二階段加入正面間歇噴淋后，冷卻效果進(jìn)一步放大。采用100毫米墊配合3升/分鐘水流時，組件Zui高降溫幅度達(dá)到29.7攝氏度，平均溫差從無噴淋時的15.0攝氏度升至29.7攝氏度，平均功率輸出差值由8.3瓦增至16.7瓦。綜合兩項(xiàng)場景，正面噴淋配置下的Zui高效率增益可達(dá)26%。此外，該配置還將送風(fēng)溫度降至30至33攝氏度，相對濕度維持在62%左右，適用于被動式預(yù)冷與通風(fēng)換氣。

通訊作者Deyaa M.N. Mahmood指出，極端沙漠環(huán)境下的高效熱管理可通過低能耗可持續(xù)工藝實(shí)現(xiàn)。目前研究正轉(zhuǎn)向智能化優(yōu)化階段，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃引入人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開發(fā)實(shí)時多目標(biāo)控制算法，動態(tài)調(diào)節(jié)噴水量與風(fēng)量，以Zui低耗水維持峰值光電性能，推動大規(guī)模商用部署。相關(guān)成果《Performance enhancement of a hybrid photovoltaic-evaporative cooling system for hot arid regions》已發(fā)表于《Results in Engineering》期刊。參與研究的機(jī)構(gòu)包括伊拉克中部技術(shù)大學(xué)、巴格達(dá)大學(xué)、費(fèi)盧杰大學(xué)，瑞典蓋夫勒大學(xué)，卡塔爾多哈科學(xué)技術(shù)大學(xué)，蘇丹尼羅河谷大學(xué)與蘇丹科技大學(xué)，塞爾維亞貝爾格萊德MB大學(xué)以及中國石油大學(xué)（北京）。