太阳能光电/光热（PV/T）综合利用是一种高效的太阳能捕获技术，它一方面可以捕获高能光子进行光电转换产生电能，另一方面将其余吸收的太阳辐射转化为热能，从而实现太阳能高效利用，是碳中和过程的一种可行的新能源利用技术。目前，PV/T板芯表面具有较高的红外发射率（~0.9），使得板芯的辐射热损处于较高水平，并且随着板芯与环境温度之间的温差增大而急剧上升，因此传统PV/T集热器在寒冷工况下的热性能并不理想。以建筑一体化利用为例，在寒冷的冬季，PV/T集热器因辐射热损的存在，其得热量不仅温度较低，而且总量较小，无法满足建筑用热需求（如无法提供温度较高的热水和热空气），因而大大限制了其推广应用。因此，降低PV/T集热器中板芯的辐射热损成为提升PV/T性能亟待解决的问题。

与传统PV/T相比，气凝胶PV/T在35°C-70°C工作温度区间内，热效率提升25.1-348%。

与传统PV/T（T-PV/T）集热器相比，在不同的工作温度下，气凝胶PV/T（A-PV/T）始终表现出更高的热效率，这主要得益于气凝胶对PV/T辐射热损具有较强的抑制能力。在PV/T集热器的典型工作温度范围（35°C-70°C）内，气凝胶PV/T的热效率比传统PV/T高25.1%-348%。此外，传统PV/T集热器的滞止温度在模拟器一倍太阳辐照下为77°C，这表明它没有进一步收集热量的潜力。然而，气凝胶PV /T在77°C时仍具有25.4%的热效率，可为更多应用提供热源。造成上述差异的主要原因是当PV/T板芯温度升高时，PV/T板芯的热损失，特别是辐射热损失迅速增加，热效率迅速下降后趋于零。需要指出的是本工作中气凝胶PV/T的电效率略低于传统PV/T集热器，这是因为本工作中使用的二氧化硅气凝胶的AM1.5透过率略低于玻璃，这意味着在PV/T集热器中存在额外的光学损耗。目前，与玻璃透过率相当的气凝胶已经在实验室层面实现，随着制造技术的发展将会被广泛运用。

图1. 气凝胶PV/T和传统PV/T的性能对比(a)性能测试示意图；(b)热效率对比图；(c)电效率对比图

气凝胶PV/T的㶲效率优于传统PV/T，因此具有更为广泛的潜在应用场景。

与传统PV/T集热器相比，气凝胶PV/T集热器具有明显的热性能优势，其电性能因气凝胶的光学损失而略微下降，但气凝胶PV/T集热器在典型工作温度区间内具有较高的㶲效率。当工作温度超过45°C时，气凝胶PV/T集热器的㶲效率高于传统PV/T集热器；当工作温度为60°C时，气凝胶PV/T集热器的㶲效率是传统PV /T集热器的1.21倍；当工作温度继续上升到70°C时，气凝胶PV/T集热器的㶲效率是传统PV /T集热器的1.45倍。值得注意的是，气凝胶PV/T集热器的最佳工作温度为74°C，总㶲效率为8.29%；而传统PV/T集热器的最佳工作温度为48°C，总㶲效率为6.97%，因此气凝胶PV/T集热器的最佳工作温度更高，总㶲效率更高，有利于PV/T技术在更多场景中的应用。

图2. 气凝胶PV/T和传统PV/T的总㶲效率

气凝胶PV/T 具有更高的年得热量，同时在寒冷季节能提供有效的热量。

选择了北京、福州、乌鲁木齐和合肥四个城市作为典型代表，对气凝胶PV/T集热器和传统PV/T集热器的年性能进行了初步评估。模拟计算过程中，集热器的面积为1×1m2，集热器的工作温度设为60°C。结果表明，气凝胶PV/T集热器的得热量在上述四个城市分别为638.7、547.3、634.1和545.0 kWh，分别是传统PV/T集热器得热量的1.9、1.5、1.8和1.7倍，说明气凝胶PV/T具有更好的热性能。更重要的是，在寒冷地区最需要热量的季节，传统PV/T集热器几乎不能正常工作，但气凝胶PV/T集热器依然有着较高的得热量输出，这一特征很好地解决了传统PV/T集热器在寒冷季节无法正常供热的局限性。

表1. 气凝胶PV/T和传统PV/T在不同城市的年性能分析