隨著太陽能技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，太陽能熱水器、太陽能空調(diào)等太陽能產(chǎn)品越來越多地進(jìn)入了千家萬戶。高元坤了解得知太陽能光伏冰箱在國外已有小批量的產(chǎn)品，而在國內(nèi)這方面的產(chǎn)品則顯得相對落后，因此有必要對太陽能光伏直流冰箱系統(tǒng)進(jìn)行更多的研究，一方面，這對給沒有市電供給的邊遠(yuǎn)山區(qū)、牧區(qū)、島嶼等地區(qū)配備必要的食品冷凍冷藏設(shè)備、藥品疫苗冷藏設(shè)備，以提高這些地區(qū)人們的生活質(zhì)量和醫(yī)療條件有重要意義；另一方面，為未來太陽能光伏制冷的廣泛應(yīng)用提供一定的理論支持。

得知圍繞能量管理和系統(tǒng)匹配，對太陽能光伏直流冰箱系統(tǒng)的進(jìn)行了研究，所得到的結(jié)論同樣適用于其它類似的、電能的獲得與冷量的需求在季節(jié)上高度匹配的太陽能光伏直流制冷系統(tǒng)，如直接在室外使用的太陽能光伏直流冷柜系統(tǒng)、太陽能光伏直流冷庫系統(tǒng)等。首先，就太陽能技術(shù)發(fā)展的背景、太陽能電池理論及研究現(xiàn)狀、太陽能光伏制冷等方面進(jìn)行綜述，并對太陽能光伏冰箱的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了敘述 ，伏直流制冷系統(tǒng)，以直流冰箱作為此系統(tǒng)的負(fù)載。并以此為基礎(chǔ)搭建了實驗測試裝置，以對系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集。第三，測試了太陽能光伏直流冰箱在晴天、多云及陰雨天氣情況下的工作性能，如太陽能電池電壓、蓄電池電壓、蓄電池充電電流、冰箱電壓電流、冰箱溫度等參數(shù)，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)對系統(tǒng)的匹配原則進(jìn)行了修正。

實驗數(shù)據(jù)表明，設(shè)計太陽能光伏制冷系統(tǒng)時，必須要考慮單晶硅太陽能電池性能隨使用年限的衰減對系統(tǒng)的影響。第四，分析了太陽輻照度和環(huán)境溫度對太陽能光伏直流冰箱系統(tǒng)的影響，并在此基礎(chǔ)上分析了此系統(tǒng)的地域適用性。最后，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)，對本實驗中的太陽能光伏冰箱系統(tǒng)進(jìn)行了火用分析，分析了系統(tǒng)中火用損失的主要環(huán)節(jié)，指出了提高該系統(tǒng)火用效率的方法，并給出了幾種方案。 1環(huán)保和節(jié)能1974年，有學(xué)者提出CFC類制冷劑可能對大氣臭氧層有破壞，在80年代科學(xué)地確認(rèn)了CFC類制冷劑造成了大氣臭氧層破壞和全球溫室效應(yīng)[1]，加上近些年世界能源危機(jī)的日益嚴(yán)重，研發(fā)各種環(huán)保、節(jié)能的制冷系統(tǒng)成為了世界各國制冷研究人員共同關(guān)注的話題。潔凈可再生能源中，太陽能是人類可利用的最直接的潔凈能源之一。高元坤了解得知用光伏電池把太陽能轉(zhuǎn)變成直流電能以驅(qū)動一個制冷系統(tǒng)的太陽能光伏制冷系統(tǒng)，一個明顯優(yōu)勢是電能的取得和冷量需求在季節(jié)和數(shù)量上的高度匹配，即冬季太陽輻射弱，太陽能電池的產(chǎn)電量少，此時環(huán)境溫度低，負(fù)載熱負(fù)荷小，所需的電量亦少；夏季環(huán)境溫度高，負(fù)載熱負(fù)荷大，所需的電量大，此時太陽輻射強(qiáng)，太陽能電池的產(chǎn)電量亦多。

同時，用太陽能作為制冷系統(tǒng)的動力源，可以減少使用電能，從而減輕由于燃燒化石燃料發(fā)電所引起的溫室效應(yīng)及對環(huán)境的污染。因此，作為潔凈可再生能源之一的太陽能的利用方面的研究日益受到世界各國的重視，以太陽能作為動力源驅(qū)動制冷系統(tǒng)的研究也越來越為各國的專家、學(xué)者所關(guān)注。1.1.2太陽輻射能太陽是一個主要有氫和氦組成的熾熱的球體，其表面的溫度大約為5762K，而中心溫度高達(dá)約4×108K，壓力約為2000多億大氣壓。由于太陽內(nèi)部溫度極高、壓力極大，因此其內(nèi)部發(fā)生著強(qiáng)烈的核子反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的巨大能量以電磁波的形式向四面八方輻射地球接收到的太陽輻射能約占太陽總輻射的二十億分之一，即使這樣，每秒鐘地球接收到的太陽輻射能也有約1.757×1017J，相當(dāng)于5.25億桶石油燃燒產(chǎn)生的能量。太陽的壽命還有約50億年，因此，可以說太陽能是取之不盡、用之不竭的。 太陽能的利用太陽能的利用主要有熱利用和電利用。太陽能的熱利用是指將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能加以利用，人們通常把收集太陽光轉(zhuǎn)變成熱的部件稱為集熱器。集熱器按其是否聚光，可分為非聚光型集熱器和聚光型集熱器。太陽能熱利用的常見形式有：太陽能熱水器、太陽房、太陽能干燥器、太陽能蒸餾系統(tǒng)、太陽能海水淡化系統(tǒng)、太陽爐、太陽池、太陽熱分解制氫等。

直接利用太陽輻射的熱利用雖然設(shè)備相對簡單，但由于太陽能日夜交替的間斷性和天氣陰晴、云雨而帶來的不可靠性，因此，為了提高太陽能熱利用系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，蓄熱設(shè)備變的不可或缺，而增加蓄熱設(shè)備無疑增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。同時，熱輸送在實際中也不容易實現(xiàn)。若將太陽能的熱利用轉(zhuǎn)化來的熱用于發(fā)電，即太陽光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、再轉(zhuǎn)換為電能，由于此過程的效率受卡諾循環(huán)的制約，因此效率較低。太陽能的電利用是指將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)化為電能加以利用。