Фотоелектричні модулі з інноваційним охолодженням.

Французькі вчені запропонували використовувати радіаційне охолодження неба в якості методу пасивного охолодження для зниження температури фотоелектричних модулів на 10 С. Вони стверджують, що цей метод може підвищити продуктивність сонячних батарей більш ніж на 5 Вт / м2.

Вчені вивчили радіаційне охолодження неба (RSC) на дослідному рівні як потенційну технологію пасивного охолодження будівель і сонячних батарей. RSC виникає, коли поверхню об’єкта поглинає менше випромінювання від навколишнього середовища і менше енергії, яку він випромінює. Коли це відбувається, поверхня втрачає тепло до оточуючого простору, і ефект охолодження може бути досягнутий без потреби в енергії.

Дослідники з французького Інституту нанотехнологій Ліона (INL) недавно приступили до вивчення впливу РСК на осередки сонячних батарей. Їх мета – визначити ідеальний профіль термічних втрат елементів, який міг би забезпечити найкраще охолодження. “Ми також визначили потенціал охолодження в широкому діапазоні сценаріїв”, – розповів дослідник Жеремі Дюмулен журналу pv.

Вчені пояснили, що сонячні електростанції, природно, є хорошими кандидатами на застосування RSC техніки, що використовує прозорість земної атмосфери в діапазоні від 8 до 13 мікрометрів, з метою посилення радіаційної теплопередачі.

“На практиці поліпшення RSC полягає в налагодженні оптичного поглинання і теплового випромінювання в інфрачервоному діапазоні, що дозволяє також зменшити поглинання піддіапазонами фотонів, званих далі паразитних сонячним поглинанням”, – сказали вони.

Дюмулен сказав, що ця технологія може бути застосована у виробництві фотомодулів шляхом зміни оптичних властивостей скляної оболонки. RSC також може бути поліпшена до деякої міри за рахунок зміни оптичних властивостей елементів. “В даний час ми вивчаємо різні технічні шляхи отримання бажаної випромінювальної здатності при збереженні низької вартості”, – сказав він.

Спочатку вчені розробили теплову та електричну модель для вимірювання температури і продуктивності осередків. Потім вони створили “ступінчасту модель” для встановлення профілю випромінювальної здатності осередку. Вони використовували цю модель для порівняння селективного і широкосмугового профілів випромінювання в різних сценаріях.

Вчені стверджують, що широкосмуговий профіль є ідеальним вибором, так як він забезпечує більш низьку температуру і більш високу вихідну електричну потужність в більшості умов навколишнього середовища, за умови, що смуга пропускання становить близько 2,3 еВ. Селективний профіль є найбільш підходящим варіантом тільки для сонячних батарей з смуговий розв’язкою енергії понад 2,3 еВ. Кристалічний кремній (C-Si), наприклад, має смуговий розрив в 1,11 еВ, а телурид кадмію (CdTe), який менш ефективний, ніж C-Si для виробництва електроенергії, має смуговий розрив в 1,44 еВ.

Широкосмуговий профіль забезпечив більш низьку температуру модулів і більш високу вихідну потужність для кристалічного кремнієвого елементу з пропускною здатністю 1,12 еВ за умови, що сонячна ілюмінація перевищує 300 Вт / мВт, а для перовскітового елемента з 1,64 ЕОТ – за умови, що сонячна ілюмінація перевищує 500 Вт / м2. “Це дійсно навіть при придушенні конвекції і в умовах чистого неба”, – сказав Дюмулен.

У своєму моделюванні дослідники визначили, що поліпшення RSC може привести до зниження температури фотоелектричних модулів приблизно на 10 C. Це, в свою чергу, може підвищити продуктивність приладів більш ніж на 5 Вт / м2.

“Для Si-пристроїв з високою нерадіатівной рекомбинацией наша модель передбачає ще більш високе зниження температури”, – сказала дослідницька група. “Навіть в найгіршому сценарії – щільний пристрій з самого початку хорошим тепловим режимом спереду і ззаду – широкосмуговий профіль може ще більше знизити температуру майже на 3 С”.

До сих пір вони тільки змоделювали запропоновану методику, так що вони можуть спочатку визначити необхідний профіль теплоизлучения і його потенційну вигоду. Вони сподіваються, що це виправдає подальші дослідження. “Ми плануємо провести випробування як на осередках, так і на сонячних батареях”, – сказав Дюмулен.