太陽(yáng)能制冷具有很好的季節(jié)匹配性，即天氣越熱，太陽(yáng)輻射越好，
系統(tǒng)制冷量越大。這一特點(diǎn)使太陽(yáng)能制冷技術(shù)受到重視和發(fā)展。實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能制冷有“光-熱-冷”、“光-電-冷”、“光-熱-電-冷”等途徑。太陽(yáng)能
半導(dǎo)體制冷是利用太陽(yáng)能
電池產(chǎn)生的電能來(lái)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體制冷裝置，實(shí)現(xiàn)熱能傳遞的特殊制冷方式，其工作
原理主要是光伏效應(yīng)和帕爾貼效應(yīng)。
;LKYA?=/V 6D{70onY+ 太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，攜帶方便，可以根據(jù)用戶需要做成小型化的專用制冷裝置。它具有使用維護(hù)簡(jiǎn)單，安全性能好，可分散供電，儲(chǔ)能比較方便，無(wú)環(huán)境污染等特點(diǎn)。另外，利用帕爾貼效應(yīng)的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)與一般的機(jī)械制冷相比，它不需要泵、壓縮機(jī)等運(yùn)動(dòng)部件，因此不存在磨損和噪聲。它不需要制冷劑，因此不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，也省去了復(fù)雜的傳輸管路。它只需切換電流方向就可以使系統(tǒng)由制冷狀態(tài)變?yōu)橹茻釥顟B(tài)。這些無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，使得人們對(duì)太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣。
!)}z{ ,Jx ,e qRI>,\ 目前太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的效率還比較低，系統(tǒng)的一些重要技術(shù)問(wèn)題還有待深入研究。
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& 1.太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷的工作原理和基本結(jié)構(gòu)
;oVOq$ql ^R7X!tOq4 半導(dǎo)體制冷是利用熱電制冷效應(yīng)的一種制冷 方式，因此又稱為熱電制冷或溫差電制冷。半導(dǎo)體制冷器的基本元件是熱電偶對(duì)，即把一個(gè)p 型半導(dǎo)體元件和一只 n型半導(dǎo)體元件連成的熱電偶。
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a,fcR< <l+hcYam 當(dāng)直流電源接通，上面接頭的電流方向是n-p，溫度降低，并且吸熱，形成冷端；下面接頭的電流方向是p-n，溫度上升，并且放熱，形成熱端。把若干對(duì)熱電偶連接起來(lái)就構(gòu)成了常用的熱電堆，借助各種傳熱器件，使熱電堆的熱端不斷散熱，并保持一定的溫度，把熱電堆的冷端放到工作環(huán)境中去吸熱，產(chǎn)生低溫，這就是半導(dǎo)體制冷的工作原理。太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)就是利用半導(dǎo)體的熱電制冷效應(yīng)，由太陽(yáng)能電池直接供給所需的直流電，達(dá)到制冷制熱的效果。
eO Z ~p tWTC'Gx-J 太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)由太陽(yáng)能
光電轉(zhuǎn)換器、數(shù)控匹配器、儲(chǔ)能設(shè)備和半導(dǎo)體制冷裝置4部分組成。太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器輸出直流電，一部分直接供給半導(dǎo)體制冷裝置，另一部分進(jìn)入儲(chǔ)能設(shè)備儲(chǔ)存，以供陰天或晚上使用，以便系統(tǒng)可以全天候正常運(yùn)行。
xKepZ -Wre4 ^,v 太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器可以選擇晶體硅太陽(yáng)能電池或納米晶體太陽(yáng)能電池，按照制冷裝置容量選擇太陽(yáng)能電池的型號(hào)。晴天時(shí)，太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器把照射在它表面上的太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成電能，供整個(gè)系統(tǒng)使用。
l$W)Vk<B(T 87+u` ~ 數(shù)控匹配器使整個(gè)系統(tǒng)的能量傳輸始終處于最佳匹配狀態(tài)。同時(shí)對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備的過(guò)充、過(guò)放進(jìn)行控制。
(4rHy*6 :)+)L@By 儲(chǔ)能設(shè)備一般使用蓄電池，它把光電轉(zhuǎn)換器輸出的一部分或全部能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，以備太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器沒(méi)有輸出的時(shí)候使用，從而使太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)達(dá)到全天候的運(yùn)行。
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6_g6e2F P4E_<v[ fM*aZc*Y 2.太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷的關(guān)鍵問(wèn)題
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太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)最大的不足是制冷效率較低，同時(shí)成本也較高。這嚴(yán)重影響了太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。若提高和改善太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)的性能，要從下列幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題入手
'68#7Hs. [DtMT6 F3 （1）改善半導(dǎo)體制冷
材料的性能
=xb/zu( ?dCJv_w 太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的核心在于半導(dǎo)體制冷材料，半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)效率較低的主要原因在于半導(dǎo)體制冷材料熱電轉(zhuǎn)換效率不高。
#wh[F"zX t0^)Q$ 最終決定熱電材料性能優(yōu)劣的是優(yōu)值系數(shù) Z
m YhDi ?]TtUoY=)F 其中：α—半導(dǎo)體制冷元件的塞貝克系數(shù)；
p DU+(A4> R—制冷元件的電阻；
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-+|>M) Kt—制冷元件的熱導(dǎo)率。
_skE\7&>X |n(b>.X 優(yōu)值系數(shù)Z和溫度T的乘積ZT，是評(píng)價(jià)材料 性能的常用
參數(shù)。就半導(dǎo)體制冷而言，如果其制冷性能要達(dá)到能和機(jī)械制冷相媲美，無(wú)量綱參數(shù)ZT， 要達(dá)到3以上。目前各國(guó)普遍使用的半導(dǎo)體材料遠(yuǎn)達(dá)不到這種水平。室溫下最常用的熱電材料（Bi-Sb-Te-Se系列固溶體）的ZT值大約為1。因此，如何改進(jìn)材料的性能，尋找更為理想的材料，成為了太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷的重要問(wèn)題。
PevT `\> 4v#s!W （2）系統(tǒng)的能量
優(yōu)化 !4YmaijeN A\.{(,;kp 太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)自身存在著能量損失，如何減少這些損失，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行是十分重要的問(wèn)題。光電轉(zhuǎn)換效率和制冷效率是衡量能量損失的主要指標(biāo)。光電效率越高，在相同的功率輸出情況下，所需的太陽(yáng)能電池的面積越小，這有利于太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的小型化。目前普遍使用的太陽(yáng)能電池的光電效率最高為17％。對(duì)于任何制冷系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，制冷效率COP是最重要的運(yùn)行參數(shù)。目前，半導(dǎo)體制冷裝置的COP一般約0.2～0.3，遠(yuǎn)低于壓縮式制冷。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，冷、熱端溫差對(duì)于半導(dǎo)體制冷的效率有很大的影響，通過(guò)強(qiáng)化熱端散熱方法能使半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)性能得到很大的改善。
B!)Tytm9u i&)OJy （3）系統(tǒng)運(yùn)行的有效控制和優(yōu)化匹配
HisH\z/i5) }5B\: *yW 與一般的制冷設(shè)備不同，太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)受太陽(yáng)輻射和環(huán)境條件影響，系統(tǒng)工況一天內(nèi)往往有很大的變化。因此在太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)中，除了太陽(yáng)能電池和半導(dǎo)體制冷裝置外，還需配備蓄電池和數(shù)控匹配器。蓄電池是保證太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的重要條件。
G^/8^ Zi JbXi|OS/ 數(shù)控匹配器使太陽(yáng)能電池陣列輸出阻抗與等效負(fù)載阻抗匹配，使功率輸出處于最佳狀態(tài)，同時(shí)對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備的過(guò)充、過(guò)放進(jìn)行控制。要實(shí)現(xiàn)整個(gè)能量傳遞環(huán)節(jié)在最優(yōu)工況下進(jìn)行，保證系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和高效率，就必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行有效的控制。因此，選擇合適的儲(chǔ)能設(shè)備、研制有效的控制器對(duì)整個(gè)太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是非常重要的。
zzT4+wy` b.)jJLWv@ 另外，提高太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率問(wèn)題，同樣是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用的重要問(wèn)題。
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X3wE 5R1? jl m 3.太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷技術(shù)的現(xiàn)狀和應(yīng)用
前景 ~cfvL*~ 5 xi)M8\K 雖然，目前太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷綜合系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用還不多見(jiàn)，但是已有很多學(xué)者展開(kāi)了相關(guān)研究和分析，并取得了不少成果。
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