伊拉克的研究人员将生物基二氧化钛和亚麻籽油涂层与热泵结合，实现了 77.32% 的综合效率，并将面板温度降低了高达 34 摄氏度。
据《光伏杂志》报道，伊拉克的一个研究小组研制出一种采用生物基涂层的直接膨胀式光伏热泵。该涂层厚度为100纳米，由15%的二氧化钛纳米颗粒和85%的亚麻籽油（按质量计）组成。这两种成分价格低廉且易于获取。
其理念是同时从两个方面解决太阳能电池板的散热问题。太阳能电池板会随着温度升高而降低发电效率。涂层可以被动地起到散热作用，而热泵则可以主动地将热量排出。这项技术的创新之处在于，它研究了这两种技术在一整年各种条件下的相互作用。
系统是如何构建的
测试装置将一块额定功率为150瓦、面积为1.0064平方米的单晶硅组件与一台120瓦的蒸汽压缩式热泵配对使用。一块尺寸为1.30米×0.40米的卷绕式铝板位于组件后方，用作蒸发器。它从组件中吸收热量，然后由水冷式冷凝器将这些热量转化为热水。
制冷剂回路中还包括压缩机、干燥过滤器、液位计和毛细管。该毛细管内径为0.787毫米，外径为1.803毫米。因此，整个系统采用的是标准现成部件。
三种制冷剂，四季
研究团队测试了R134a、R600a和R1234yf三种制冷剂，分别测试了涂层前后的情况。这三种制冷剂在气候影响和安全性方面差异显著。R134a是一种不可燃的氢氟碳化合物，但其全球变暖潜能值相对较高。R600a（异丁烷）的全球变暖潜能值较低，但易燃性极高。R1234yf是一种氢氟烯烃，其全球变暖潜能值极低，且易燃性也较低。
测试在伊拉克北部城市基尔库克进行，历时四个月，分别在2025年1月、3月、8月和10月。研究人员在每种条件下选取三天晴朗天气，每小时从早上7点到下午5点进行读数。R600a在春季、夏季和秋季表现最佳，而R1234yf在冬季表现最佳。
数字显示什么
研究人员表示，涂层的加入提高了所有季节和所有制冷剂的综合效率。“最佳季节表现是：冬季使用R1234yf时综合效率为64.93%；春季、夏季和秋季使用R600a时，综合效率分别为76.59%、71.51%和77.32%。”
热泵的性能系数在正午附近达到峰值。冬季使用 R1234yf 时达到 2.65，春季、夏季和秋季使用 R600a 时分别达到 3.78、4.27 和 3.85。
与基准值相比，面板温度显著下降。冬季峰值表面温度下降了17摄氏度，春季下降了19摄氏度，夏季下降了34摄氏度，秋季下降了24摄氏度。这些更低的运行温度解释了发电量的提升。
为什么低技术部分很有趣
涂层和热泵技术均已成熟。该团队声称，他们提出的方案是一种无需改变现有制造工艺的实用组合。“这些结果表明，所提出的PVT-HP系统具有潜在的实际可行性，该系统采用市售组件，并涂覆低成本、易于应用的生物纳米涂层，无需进行复杂的制造工艺改造。”该团队总结道。
他们补充说，在高温、高辐射环境下，这种涂层的增益最为显著。基尔库克显然是这方面的试验场。然而，该论文并未解答这种涂层能否经受住多年的灰尘、高温和紫外线照射。
该研究成果以“采用替代制冷剂和纳米二氧化钛亚麻籽油冷却涂层增强光伏/热系统热泵性能”为题发表于《工程成果》（Results in Engineering）期刊。作者来自伊拉克北方技术大学和基塔布大学。
