太陽能熱技術的案例
ansys workbench太陽能加熱鋁鍋熱固耦合 ￥19.89
<p>在本研究中，我們基于ANSYS Workbench平臺開展了太陽能加熱鋁鍋的熱-結構耦合（熱固耦合）數值模擬分析，旨在揭示鋁鍋在太陽輻射加熱過程中的溫度場演化規律及其對結構應力與變形的影響。太陽能作為一種綠色可再生能源，其加熱過程伴隨著顯著的溫度梯度，尤其在鍋體壁厚不均或存在邊界散熱的情況下，更容易引發熱應力集中和局部形變。為了準確模擬實際工況，模型考慮了太陽輻射強度、對流換熱邊界條件及材料熱物性參數的溫度依賴性，通過熱分析模塊計算溫度分布，再將溫度場傳遞至結構模塊進行應力與變形分析，實現溫度場與結構響應之間的耦合。</p><p>分析結果表明，鋁鍋在太陽能加熱過程中鍋底與側壁區域存在明顯的溫差，最大溫度集中在直接受光照區域；而結構響應方面，鍋體邊緣和連接區域產生了較大熱應力，可能成為未來失效的潛在風險點。隨著加熱時間的增長，整體熱變形逐步增加，體現出鋁材料在熱環境下的良好導熱性與一定程度的熱膨脹響應。本研究為太陽能炊具的熱設計與結構優化提供了理論依據和仿真手段，有助于提升其使用壽命和安全性能，也為后續開展多物理場耦合分析奠定基礎。</p><p>1 材料參數</p><p>（1）結構鋼</p><p>其密度、彈性模量、泊松比、比熱容、熱膨脹系數、導熱系數如下圖所示。
展開 Nature Energy綜述：太陽能驅動的界面蒸發
另一個重要的研究課題是探索新的策略，將高效的太陽能驅動界面蒸發與其他太陽能熱或太陽能化學工藝相結合，用于全太陽能化學合成、材料制造和工業加工，如蒸餾和滅菌。對于那些對太陽光子分布敏感的過程，光譜分裂技術和光纖光導技術，其他太陽能采集領域中使用的技術可以被引入多功能太陽能驅動蒸發系統，將太陽能-熱能儲存技術集成到界面蒸發系統中，有助于解決氣候相關的太陽輻射間歇性問題。
為實際應用實施太陽能驅動的界面蒸發工藝將需要在材料和系統層面進行進一步的研究和開發，特別是考慮到商業規模的可制造性。應該選用市場上可買到的、可以低成本生產的堅固、輕質、廉價、高效的太陽能熱轉換材料、供水材料和浮動絕緣材料。成功的脫鹽和鹽度發電技術需要防止鹽沉積和污染問題，這些問題可能會阻礙設備運行。同樣，實際的蒸發能能量收集需要漂浮蒸發結構在太陽輻射和水浸下的長期穩定性。從化學到生物，各種來源的污染影響也需要進一步研究。在系統層面，將太陽能驅動的界面蒸發系統與商用太陽能熱系統集成起來，直接驅動熱循環或熱化學循環用于離網化學生產，將是有價值的。雖然還需要進一步的研究和開發，但局部蒸發設計的內在優勢意味著，太陽能驅動的界面蒸發不僅會加速太陽能的收集和利用，還會激發目前不被太陽能驅動的其他能源過程的新設計。
文獻鏈接：Solar-driven interfacial evaporation, (Nature Energy, 2018, DOI: 10.1038/s41560-018-0260-7)
來源：材料人
展開 Ansys 案例研究 | 太陽能電池板熱吸收仿真分析
太陽能電池板將太陽能轉化為電能，并可儲存起來。將多塊太陽能電池板排列成陣列，并隨太陽光線方向改變朝向，有助于最大限度地吸收可用的太陽能。
在仿真案例中，將一個簡單的球體放置在典型的硅材料太陽能電池板上方，指示了穩態下到達板面的熱流密度以及表面的溫度分布。這里不考慮電池板表面的自由對流，僅研究輻射效應。
目標
觀察由于一個發熱物體的輻射作用，太陽能電池板上的熱流密度和溫度分布。
步驟
1. 打開 Ansys Workbench，創建一個穩態熱分析系統（Steady State Thermal Analysis system）。
2. 定義材料屬性。大多數太陽能電池板由硅制成，此處僅作演示使用硅材料。球體采用鋼材作為材料，用以表示熱源。
3. 導入模型，其外觀如圖1所示。
圖1：太陽能電池板與熱源
4. 為幾何模型賦予材料屬性。
5. 對球體施加10000W/m3 的內部熱生成，用以表示發熱物體；然后在球體表面與太陽能電池板上表面之間定義表面對表面輻射，使熱量通過輻射在這兩個表面之間傳遞，如圖2所示。發射率取值為0.7，假設太陽能電池板頂部未覆蓋玻璃蓋板，該值可在0.7至0.95之間變化。環境溫度設為220°C。
圖2：內部熱生成與輻射邊界條件
6. 對于輻射問題，設置子步有助于收斂。在分析設置詳情中定義子步，如圖3所示。
圖3：為分析定義的子步
7. 采用線性網格對模型進行劃分并求解分析。得到的太陽能電池板表面的熱流密度矢量圖和溫度分布如圖4和圖5所示。
展開 新型太陽能發電換熱器材料-ZrC/W復合材料
【引言】
提高渦輪機入口溫度可有效地提高集中式太陽能發電的熱電效率，但這需要改善換熱器材料。通過使用閉式循環高壓超臨界二氧化碳（sCO2）再壓縮循環操作入口溫度高于1023K的渦輪機，而不是使用入口溫度低于823K的常規循環渦輪機，相對熱量 - 電力轉換效率可提高20％以上。然而，閉式循環高壓sCO2渦輪系統的入口溫度受緊湊熱交換器的熱機械性能的限制。 相對于目前的金屬合金基換熱器，本文提供一種可以經濟地制造具有增強的高溫破壞強度，導熱性和耐腐蝕性的換熱器材料。
【成果簡介】
美國普渡大學K. H. Sandhage（通訊作者）在Nature上發表一篇題為“Ceramic–metal composites for heat exchangers in concentrated solar power plants”的文章。本文提供了一種新的ZrC/W復合材料，用于印刷電路型熱交換器（>1023K）。并且提供了一種經濟的制造該復合材料的方法。可通過多孔碳化鎢板的形狀和尺寸保持化學轉化，制造具有可調通道圖案的ZrC/W基換熱板，實現在1073K時表現出超過350MPa的破壞強度，并且在該溫度下熱導率值比鐵或鎳基合金的熱導率值高兩到三倍。通過將銅層粘合到復合材料表面并向sCO2中添加50ppm的一氧化碳，實現了在1023K和20MPa下對sCO2的耐腐蝕性。
展開 
技術 | 晶體硅太陽能電池的未來焊接技術
脈沖激光焊接中最有可能應用于晶體硅太陽能電池焊接的為傳熱熔化焊接，傳熱熔化焊接是指當激光束照射到材料表面上時，材料吸收光能而加熱熔化。材料表面層的熱以傳導方式繼續向材料深處傳遞，直至將兩個待焊件的接觸面互熔并焊接在一起。
采用半導體激光器進行焊接有諸多優點，而這些優點對于太陽能電池的電連接是必不可少的。首先，激光焊接是一種無接觸方法，還能通過對空間和時間上輸入熱量的定義以及確保太陽能電池本身的熱應力最小來實現。為了提高過程的穩定性，半導體激光器可以在一個閉環控制回路里（閉環）通過高溫計的作用，盡可能地控制和減小焊縫的熱量輸入。在自動化生產過程中，可實現大批量重復生產，同時也提高了效益，實現了較高的光電效率。
而且激光焊接還有兩個很顯著的優點：大的剪切力，可達30 N/cm：小的激光焊接面的接觸電阻，只有約0.1 mΩ/cm 2 ，接觸電阻相對傳統焊面小得多。目前見諸報道的有：德國弗勞恩霍夫激光技術研究所開發出一種非接觸激光焊接系統，可以用來連接硅太陽能電池板。為了熔融焊料，激光束要傳到涂覆焊料的電池柵條上。紅外線熱能照相機通過實時測量輻射熱對硅和金屬條的溫度進行探測。如果溫度太高或太低，反饋控制電路會在毫秒內自動調整激光輸出量，使每處連接點均能得到有效焊接。
超聲波金屬焊接
超聲波金屬焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的金屬表面，在加壓的情況下，使兩個金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。超聲波金屬焊接的優點是：焊接速度快、能源消耗低、焊接后機械強度高、導電性好和接近于常溫焊接，能減小熱應力帶來的沖擊；缺點是所焊接金屬件不能太厚（一般小于或等于5 mm）、焊點位不能太大和需要加壓。目前超聲波焊接技術應用在非晶硅太陽能電池的焊接較多。
展開 高質量各向異性石墨烯氣凝膠及其導熱相變復合材料，用于高效太陽能-熱-電能轉換
具有高焓值的有機相變材料（PCM）是理想的儲熱和放熱材料，有望促進熱能利用，緩解能源短缺問題。然而，普通有機相變材料固有的吸光性差、導熱性差、形狀穩定性弱等缺點嚴重制約了太陽能的吸收、轉化和利用。近日，北京化工大學李曉鋒教授、于中振教授團隊通過在 2800 °C 下進行單向冷凍、凍干、碳化和石墨化，首次設計出了由預氧化聚丙烯腈（OPAN）/氧化石墨烯（GO）成分制成的高質量各向異性石墨烯氣凝膠。GO成分能有效地誘導OPAN成分的取向和石墨化，并在石墨化過程中將其轉化為石墨碳。在用石蠟進行真空輔助浸漬后，得到了一種最佳的導熱相變復合材料（PCC），在石墨烯含量為1.07 Vol%的低水平下，其通面導熱系數提高到了4.36Wm
-1K
-1，形狀穩定性得到改善，潛熱保持率高達99.7%。得益于出色的光吸收和太陽-熱轉換能力，PCC在太陽-熱-電能量轉換應用中非常高效，在5kWm
-2 的模擬太陽光照射下，輸出電壓高達1181mV。通過釋放存儲在PCC中的熱能，即使在太陽光停止照射后，它也可以繼續為LED燈供電。這項工作為制造具有高潛熱保持率的導熱PCC提供了一種可行而有效的方法，用于高效的太陽能-熱能-電能轉換。相關研究成果以“High-Quality Anisotropic Graphene Aerogels and Their Thermally Conductive Phase Change Composites for Efficient Solar–Thermal–Electrical Energy Conversion”為題發表于《ACS Sustainable Chem. Eng.》。
圖1.（a） PG氣凝膠及其石蠟相變復合材料的制造示意圖。
展開 TRE太陽能技術的光明未來
安東尼尼，多尼亞太陽能電池的技術經理說：“感謝modeFRONTIER，操作者不再需要采取冗余和試錯法模擬，而可以使用“人工智能”的優化方法自動尋找輸入參數的最佳組合。”
聲學技術助力實現更經濟的太陽能電池方案
根據美國能源部國家可再生能源實驗室（National Renewable Energy Laboratory，NREL）科學家最近發表的一項研究，
一種叫做聲
波剝落（acoustic spalling）的新工
藝有可能大大降低制造這種高效太陽能電池的成本。
砷化鎵太陽能電池樣品。源于：Dennis Schroeder，NREL
III-V太陽能電池之所以叫這個名字，是因為它們是用元素周期表中III和V族的元素生長的。雖然III-V型太陽能電池效率很高，但它們的成本限制了它們在空間應用中的使用，例如為衛星提供動力。降低制造成本被認為是地面應用的關鍵，實現這一目標的一種方法是能夠重復使用生長細胞的基質。
“這對于襯底的再利用是非常有前景的，”Kevin Schulte說，他是NREL高效晶體光伏小組的科學家，也是期刊文章的主要作者，詳細介紹了聲學剝落的成功。“單靠這一點并不能使III-V型太陽能電池具有成本效益，但作為研究組合的一部分，我們正試圖從多個不同的角度解決成本問題。”
這篇題為《National Renewable Energy Laboratory》的文章發表在《Joule》雜志上。
現有的技術使用犧牲蝕刻層，它允許電池從砷化鎵（GaAs）襯底上剝離，這樣襯底就可以再次使用，但是這個過程需要幾個小時，并且會留下殘留物，需要拋光步驟。拋光相對昂貴，限制了這種基板再利用方法的成本控制。
展開 超長航時太陽能無人機關鍵技術綜述
圖29 太陽能無人機電機[143]
Fig.29 Motors of solar powered UAV[143]
太陽能無人機采用的電機驅動方式有“減驅”和“直驅”2種，“減驅”方案在電機和螺旋槳之間加裝了減速齒輪機構，整體優化了動力系統的匹配效能，但減速齒輪帶來的機械效率損失與可靠性問題制約了“減驅”方案的進一步發展[144]，例如“Zephyr”無人機就曾因齒輪箱故障而導致飛行失敗[145]，因此“直驅”仍然是目前高空太陽能無人機電機系統發展的主流。
臨近空間稀薄的空氣、復雜的環境，對電機的散熱和性能均有影響，中國學者針對臨近空間對電機的特殊要求展開了大量研究。張成明和李立毅[144]分析闡釋了臨近空間復雜工況環境對電機裝置提出的性能指標要求，分析研究了極槽配合、損耗分配比例、磁極形式、槽型結構對電機性能的影響規律；王真等[146]將電機和減速器進行了一體化設計，降低了整體重量，并針對臨近空間工作環境，對高功率密度電機組件進行了熱仿真；吳洋和郭軍[147]基于有限元方法，模擬了翅片散熱器在臨近空間工作時的工況，得到了翅片的溫度場分布、熱梯度、熱流密度等熱力學結果。
從國外臨近空間飛行器推進系統發展現狀來看，方波無刷直流電機和正弦波永磁同步電機是目前的主流電機類型[148-149]，而未來可能滿足超長航時太陽能無人機需求的電機類型有2種：雙轉子電機及超導電機[150-152]。
6.2 螺旋槳技術
超長航時太陽能無人機采用的螺旋槳有定距和變距2種[153]。定距槳可在特定速度區間內發揮最大效率，構造簡單，重量輕；變距槳可以通過機構改變槳距，但操縱機構復雜，會帶來額外的重量及可靠性問題。目前大多數太陽能無人機采用的是定距槳，也有無人機采用了變距槳，如“”無人機等。
展開 曼恩和索諾公司共同研究太陽能技術 以應用于商用電動汽車
蓋世汽車訊 據外媒報道，曼恩卡車與客車有限公司（MAN Truck & Bus）與索諾汽車公司（Sono Motors）簽署意向書，從經濟和技術角度探討將Sono Solar太陽能技術整合至曼恩eTGE電動運輸車中的可行性。目前，索諾公司正在開發自己的電動汽車，以供日常使用，同時結合太陽能電池與創新出行服務。
（圖片來源：sonomotors）
雙方將在三款應用車型上搭載Sono Solar技術，并進行調查：
MAN eTGE廂式貨車
帶有功能強大的車頂空調系統的MAN eTGE車型
帶有制冷系統的MAN eTGE
通過所獲得的太陽能，這三款概念車要么可以延長續航里程，要么可以自給供應輔助系統，如空調裝置。曼恩公司的高級副總裁兼卡車與貨車銷售負責人Dennis Affeld表示：“我們將綜合利用雙方的專業知識和技術，對各種帶車輛集成光伏技術的原型進行測試，以確定每年通過光伏技術可以獲得的能量。在此基礎上，可以評估該技術能否為客戶帶來回報，同時也有助于保護環境。”
eTGE是曼恩公司為城市和區域運營提供的解決方案。根據年行駛里程的不同，eTGE比同類柴油TGE車型更為經濟，大約四年即可收回成本。
通過Sono Solar太陽能技術，可以提供輕型、耐用、具有成本效益的太陽能解決方案。因其設計基于聚合物，可以適應復雜的幾何形狀。與卡車、貨車或巴士等乘用車相比，該電池板的表面積更大，因此尤其適合商業應用，如最后一公里配送服務。
展開 瑞士開發出新的硅-鈣鈦礦太陽能電池組合技術
硅一直是太陽能電池技術的首選材料，因為其具有價格低廉、穩定且高效等特點。一個不幸的消息是，硅太陽能電池的轉換效率正快速接近其理論極限。不過，將其與其他材料配對可能有助于突破該上限。
現在，瑞士洛桑聯邦理工大學(EPFL)和瑞士電子與微技術中心(CSEM)的研究人員已經開發出一種新的硅和鈣鈦礦太陽能電池組合的技術，在他們的研究報告中提到，該種電池的研究室效率已經突破了25.2%的效率紀錄——這是這種太陽能電池組合技術的全新記錄。
目前市場上的硅太陽能電池效率最高可達20%到22%，這并不差，但并不能使該技術有更大的發展空間。近年來，鈣鈦礦作為一種理想的替代品，其效率從2009年的3.8%提高到2016年的 20%以上。盡管如此，因為它的價格比普通硅太陽能電池貴，并且具有其自身的效率上限，商業化程度并不算高。
在一個太陽能電池中使用鈣鈦礦和硅可能有助于發揮這兩種材料的優勢。鈣鈦礦在將綠光和藍光轉換為電能方面效果更好，而硅專用于紅光和紅外光，因此它們可以捕獲更寬的光譜范圍。
研究的作者Florent Sahli和Jérémie Werner表示，通過結合這兩種材料，就可以最大限度地利用太陽光譜并增加發電量，目前研究中所做的計算和工作表明，應該很快就能實現30%的效率。
該團隊的新型硅-鈣鈦礦太陽能電池已經實現了25.2%的效率。這超過了2015年研發的由單晶硅太陽能電池和鈣鈦礦型太陽能電池層疊而成的串聯結構的太陽能電池，那時其效率僅為13.7%。
這些串聯電池的主要障礙在制造過程中。通常，鈣鈦礦將作為液體沉積在表面上，但硅的質地使其變得困難。硅電池的表面由大約五微米高的大量“金字塔”結構組成，這種結構可以更好地捕捉和吸收光線。
展開 
大邱慶北科學技術院：實現高電壓綠光鈣鈦礦量子點太陽能電池！
來自
韓國大邱慶北科學技術院和漢
陽大學等單位的研究人員設計了一種適當優化的羧酸酯溶劑混合物，以實現有效的配體交換，同時抑制剝離現象。相關論文以題目為“High-Voltage and Green-Emitting Perovskite Quantum Dot Solar Cellsvia Solvent-Miscibility-Induced Solid-State Ligand Exchange”發表在Chemistry of Materials期刊上。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.0c02102
膠體CsPbX3（X=Cl，Br，I）鈣鈦礦型量子點（PQDs）具有尺寸、組成可調、高吸收、窄發射和優異的光物理性能等優點，在發光和能量收集光電領域都有著廣泛的應用。長鏈烴類配體如油酸鹽（OA）和油酸銨（OLA）被用來合成高質量的PQDs，使其具有優異的性能。盡管有許多關于基于不同鹵化物成分的各種PQDs的發光應用的報告，具有碘化物組成的PQD僅用于基于光吸收的能量收集裝置，例如需要用短鏈配體替換天然長鏈配體以增強PQD固體內的電荷傳輸的太陽能電池。
立方相穩定的PQDs作為太陽能電池中的一種光伏吸收體，在單個器件中具有紅色電致發光（EL）特性。PQDs太陽能電池在開路電壓（voc）為1.2v時，達到了13.4%的高性能和認證的功率轉換效率（PCE）。寬禁帶CsPbBr3鈣鈦礦作為頂電池應用于串聯太陽能電池的高VOC太陽能電池中受到了廣泛的關注，與CsPbI3相比，它具有更高的Goldschmidt容限因子，因而具有更好的立方相穩定性。
展開 新能源汽車技術與熱管理︱AUTO TECH China 2026 廣州國際新能源汽車技術與熱管理展覽會
AUTO TECH China 2026 廣州國際新能源汽車技術與熱管理展覽會
The 13th International EV Tech and Thermal Management Expo 2026
時間：2026年11月27日-30日
地點：廣州·廣交會展館D區
亞洲領先的新能源汽車技術與熱管理專業展, 賦能汽車電動化！ AUTO TECH China 新能源汽車技術與熱管理展是中國頂尖的新能源汽車技術專業展，匯集了世界各地的關于電動車（EV）、混動車（HV）的各種核心技術，如電機、逆變器、可充電電池、充電器等，以及整車熱管理、電池熱管理、空調熱管理、驅動系統熱管理等新能源汽車熱管理上下游產品。組委會邀請眾多新能源汽車主機廠和一級零部件供應商前來參觀采購，AUTO TECH China 已經成為新能源汽車行業內領先的技術展。
2026廣州國際新能源汽車技術與熱管理展是 AUTO TECH China 重要的專題展之一，將于2026年11月27日-30日在廣州中國進出口商品交易會展館D區盛大舉辦；與汽車底盤技術展、汽車電子技術展、汽車輕量化技術及車用材料展、自動駕駛技術展、汽車內外飾展以及汽車測試測量技術展等聯袂呈現；屆時將匯集全球500多家領先參展商向廣大汽車工程師展示先進的三電系統以及熱管理產品；同時組委會邀請諸如廣汽埃安新能源、特斯拉、比亞迪、豐田、小鵬、小米、極氪、長城、深藍汽車、嵐圖、阿維塔、本田、日產、賽力斯、合眾、大眾、現代汽車、寶馬、蔚來、理想、華為、寧德時代、博世、博格華納等全球的新能源主機廠和一級零部件供應商的上萬名技術研發及采購工程師，參加展會。
展開 倒計時5天，第四屆熱管理材料與技術大會/2023國際熱管理材料技術博覽會 歡迎您
30+主題活動
130+報告分享
300+產業企業
2000+行業同仁
3000+專業觀眾
2023第四屆熱管理材料與技術大會（iTherMConf 2023）和
2023
國際熱管理材料技術博覽會（iTherMEXPO 2023）將于11月15-17日在深圳國際會展中心
3/5號館同期舉辦。活動工作正在緊鑼密鼓、有條不紊地籌辦和推進中，現將本屆活動信息綜合如下，敬請關注。
“熱”領未來！2024第二屆熱管理材料技術博覽會 邀您深圳相約 | 導熱散熱展 |液冷展 |熱管理展
02
企業展品布局
熱管理材料主題展示區
原材料：導熱填料、聚合物基底材料、封裝材料等
導/散熱材料：熱界面材料、導熱高分子材料、碳材料、陶瓷基板、熱沉材料、相變材料（儲熱）等
隔熱材料：氣凝膠、泡沫隔熱材料、真空板、碳氈、復合保溫隔熱材料等
輔助材料與配件：離型膜、雙面膠等
液冷主題展示區
原材料：冷卻液、金屬材料等
零部件：快接頭、管路，膨脹閥、節流閥、電磁閥、泵、冷板、壓縮機、蒸發器、機箱冷量分配單元、不間斷電源等
液冷技術：冷板式液冷、浸沒式液冷、噴淋式液冷、智能溫控技術、模擬仿真與設計、數據中心解決方案等
儀器/設備展示區
分析測試儀器：熱物性測量設備、氣體檢測和分析、黏度計、拉力機、密度計、硬度儀、X射線衍射儀、漏液檢測等
自動化設備：點膠機、涂布/覆膜/壓延/收卷、碳化/石墨化、模切；研磨、分散、均質、脫泡、灌裝、封裝、焊接、壓鑄、真空注液等
解決方案展示區
系統級解決方案：熱設計&仿真軟件、風冷技術、液冷技術、3D打印等
導熱散熱組件：熱管/均熱板及零部件、覆銅板、風扇、散熱片、水冷板、導熱/散熱模組等
儲能熱管理：溫控技術與設備、消防與安全等
分析檢測：熱分析檢測/認證、(高校/科研院所)對外測試服務平臺、第三方檢測機構等
創新成果展示區
固態制冷：熱電制冷、輻射制冷、相變制冷等
技術成果與創新產品展示：實驗室技術與成果、企業新品首發、專利技術等
終端應用：功率器件及模塊、通信、消費電子、工控電腦、人工智能、醫療設備、智能安防、激光、電動汽車、分析檢測、光伏等
03
iTherMEXPO2023
展開 