Nový výzkum z Malajsie ukázal omezení a potenciál všech technik chlazení solárních modulů založených na grafenu. Vědci uvedli, že hlavními výzvami, které je třeba překonat, jsou vysoké náklady a ošetření grafenem.
Vědci z Monash University Malajsie se zabývali tím, jak lze grafen a jeho deriváty použít jako materiály ke snížení provozní teploty solárních panelů.
V hloubkovém přehledu publikovaném v Renewable and Sustainable Energy Reviews vědci vysvětlili, že grafen přitahuje zájem vědecké komunity jako médium pro zlepšení přenosu tepla v chladicích systémech od roku 2004.
Při použití pro aplikace FV chlazení lze grafen použít různými způsoby. Může být například použit jako povlak selektivního absorbéru nebo jako nanofluid zapuštěný do pracovní tekutiny. Nanočástice grafenu lze také přidávat do materiálů tepelného rozhraní (TIM) nebo materiálů s fázovou změnou (PCM) používaných pro chlazení solárních modulů.
Skupina rozdělila všechny technologie grafenu aplikované na FV do dvou kategorií –pasivní a aktivní chlazení.
První kategorie se rozdělila na přediluminační a postiluminační techniky. Druhý zahrnuje všechny metody, které využívají tepelný přijímač k rozptýlení tepla generovaného ze solárních článků. Zatímco první zahrnuje všechny přístupy, které rozkládají sluneční spektrum předtím, než se dostane k FV článkům.
Kategorii předsvícení představují všechny typy grafenem potažených neutrálních hustotních (GCND) filtrů používaných jako selektivní absorbční povlak.
Techniky chlazení sloužící ke snížení provozní teploty
,,Použití GCND filtru jako předsvětelné techniky pasivního chlazení se jeví velmi výhodné. A to zejména v chladicích systémech CPV,“ uvedli akademici. ,,Tato technika chlazení před osvětlením zeslabuje sluneční záření předtím, než dosáhne fotovoltaického panelu. Čímž se sníží množství tepla generovaného na fotovoltaickém panelu.“
Také doporučovali používat GCND filtry pouze pro malé domácí aplikace, kvůli jejich vysokým nákladům.
,,Spíše než natírání grafenu přes celý substrát by mohlo zaměření grafenového povlaku konkrétně na oblast ohniska přispět ke snížení nákladů na nátěr,“ dodali.
Pokud jde o kategorii po osvětlení, seznam zahrnuje použití grafenu jako tepelně vodivého plniva v TIM a PCM.
„Zatímco jak TIM, tak PCM mají své výhody a nevýhody, neexistuje univerzální odpověď na to, zda je lepší TIM nebo PCM v pasivním chlazení FV panelů,“ uvedla skupina.
Kategorie aktivního chlazení zahrnuje všechny techniky založené na grafenových nanofluidech konfigurovaných jako pracovní tekutiny. Tyto techniky, stejně jako všechny metody aktivního chlazení, vyžadují konstrukci čerpadel a potrubí pro cirkulaci nanokapaliny kolem modulů. Což podle vědců výrazně zvyšuje výrobní náklady.
„Výzvou používání grafenových nanofluidů je nákladný a složitý výrobní proces. Ten brání tomu, aby se grafenové nanokapaliny začlenily do běžné průmyslové praxe,“ uvedli výzkumníci.
Skupina uznala, že ke snížení nákladů a zlepšení účinnosti chlazení bude zapotřebí další výzkum. Výzkumníci také uvedli, že syntetizace grafenové nanofluidní a hybridizace grafenové nanofluidní a grafenem vylepšené PCM jsou hlavními technickými výzvami. Ty se musí překonat.
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
