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光伏光热综合利用技术（Photovoltaic/Thermal Technologies,PV/T）结合常规光伏发电技术与太阳能集热技术,在一个模块内同时实现了集热和产电两项功能,具有材料成本低、制造工艺简单、空间利用率高、太阳能利用充分等优点。集热和产电功能对温度需求的矛盾性是PV/T领域一直存在的问题。现有的关于PV/T的研究多集中于如何提升系统整体性能,很少关注温度矛盾性及热电权衡。本文对此创新性地构建了 4种新型PV/T系统,并对其电热性能进行了理论和实验研究。1.针对于南方炎热地区,首次提出将光伏电池层压到玻璃盖板下方的外置式PV/T系统,该结构以适当牺牲集热量为代价来提升系统的电性能,同时也可克服传统内置式PV/T存在的温度分布不均、热应力、边框阴影问题。（1）设计和制造了该外置式PV/T及内置式PV/T系统并对它们进行了对比测试。在典型夏日,外置式PV/T系统的全天光电效率相比于内置式PV/T相对提高了 19.7%,峰值温度降低了 15.6℃,且水箱终温仍可满足居民生活用水需求。（2）基于MATLAB平台和ANSYS平台建立了传热学模型和热力学模型,研究了两种系统结构中电池的热应力的分布规律及不同温度场对热应力的影响。结果证实外置式PV/T系统可以有效提高温度分布均匀性、降低电池热应力、提高系统可靠性。（3）由于核心结构发生了较大改变,现有文献对内置式PV/T的性能优化方案并不适用于外置式PV/T,本文对其进行了参数化分析并与前者进行了对比,发现部分参数的改变对两种PV/T的性能影响程度不同甚至相反。（4）现有的PV/T性能优化研究多基于单变量讨论,在参数关联方面多有局限。本文首次提出在PV/T性能优化中的参数间的关联作用,设计了基于两个关键参数（光伏覆盖率、空气层厚度）的双参数梯度矩阵并依据热力学第一/第二定律来预测和评估了系统性能,研究了两个核心参数关联变化时系统性能的波动趋势,讨论了在性能优化时二者的耦合关系,得到了波动规律及耦合关系的临界点（0.57,28.5%）。同时讨论了外部条件（风速、太阳辐照、水箱容积）会如何影响外置式PV/T的性能和参数耦合关系的移动,在对系统进行热电权衡和提升系统整体性能方面给出建议。2.在南方炎热地区,目前普遍应用于PV/T系统的晶硅电池具有较高的功率温度系数（-0.4%/℃～-0.5%/℃）,在高温下会产生大幅的性能衰减并有损电池寿命。本文首次提出使用温度不敏感的碲化镉薄膜电池（CdTe）来替代硅电池。（1）设计并制造了碲化镉型PV/T系统（CdTe-PV/T）,实验对比了碲化镉型与多晶硅型PV/T系统之间、不同透光度的碲化镉型PV/T系统之间的性能差别。（2）针对其电池属性和光伏组件结构调整数学模型,并通过实验进行验证。对CdTe-PV/T系统进行参数化讨论,发现吸热板涂层材料的选择非常重要。与内置式PV/T系统相反,提高吸热板发射率可以优化外置式硫化镉PV/T系统的性能。当吸热板表面从选择性涂层换成黑色TPT时,光伏光热综合利用效率提高了 7.4%。3.针对北方寒冷地区,首次提出以真空玻璃为盖板的PV/T系统并探究了顶部热损和板芯流道的冻结过程,现有的研究对此关注较少。它以适当削减光电性能为代价来降低顶部热损、提高系统热性能、延缓夜间支管内水的冻结膨胀和支管破坏。（1）制造了真空玻璃PV/T系统并在露天环境和焓差实验室进行了白天运行和降温冻结试验,并与单层玻璃PV/T进行对比。真空玻璃使PV/T的顶部热损相对降低了 35%左右,结冰开始时间推迟了 1小时,完全冻结时间推迟了 0.78小时。（2）建立了相应的光学模型、适用于白天运行工况的非稳态传热学模型、适用于讨论工质夜间相变的焓法模型,并进行了验证。（3）选用合肥、北京和乌鲁木齐3个典型城市的冬季典型天气,对两种PV/T系统进行了 24小时模拟仿真,研究和评估了其白日运行电/热性能及夜间降温冻结全过程。真空玻璃PV/T在合肥和北京地区可通过调整结构参数有效地避免在寒冷夜间的冻结破坏。（4）预测了结构参数（水管直径、玻璃消光系数、支管管间距、光伏覆盖率）对两种系统的白天性能和夜间降温冻结过程的影响及其关联性,并给出优化建议。4.在北方寒冷地区,热虹吸管（LT）也是延缓冻结的有效技术。本文首次提出一种新型的套管换热器型LT-PV/T结构,可避免现有的沉浸式盘管换热器型LT-PV/T系统在组合应用时所存在技术挑战。（1）设计及制作了套管换热器型LT-PV/T系统并实验探究了系统在3种注液率（26.5%、34.8%、43.2%）和3种工质（水、乙醇和R134A）下的性能。（2）基于实验测试结果归纳建立了与归一化温度呈线性相关关系的半经验系统效率模型,以R134a为工质,注液率为40%左右的系统的典型热效率和典型光伏光热综合效率分别为58.0%和73.0%,与已发表的现有环路热管/热虹吸管PV/T或集热器相比其性能良好、优势明显。（3）对该系统在华南地区的全年运行性能进行了预测,包括单个LT-PV/T集热器及4个LT-PV/T集热器的联/串联组合应用。本研究以权衡热电需求及缓和热电矛盾为主旨,针对南北方不同环境条件和能量需求构建了 4种新型的PV/T系统,研究了它们的电、热性能及优化策略,提高系统了可靠性,填补了该方面研究的空白,为PV/T领域的进一步研发和大规模应用提供了参考思路,对促进能源可持续发展、实现双碳目标有积极作用。