Vědci v Itálii navrhli použití sálavých chladičů vyrobených z cementových materiálů ke snížení provozní teploty solárních panelů. Nová konfigurace systému se skládá ze sestavy tvořené reflektorem, radiačního chladiče na bázi cementu a bifaciálního solárního článku.
Vědci z Politecnico di Torino v Itálii navrhli chladicí systém pro fotovoltaické panely, který využívá sálavé chladiče na bázi cementových materiálů. Tyto chladiče se často používají pro tepelný management v budovách. A mají velký potenciál díky nízkým nákladům na betonové materiály, ze kterých se vyrábějí.
Radiační ochlazování nastává, když povrch předmětu absorbuje méně záření z atmosféry a více vyzařuje. Výsledkem je, že povrch ztrácí teplo a lze dosáhnout chladicího efektu bez potřeby napájení.
,,Naše práce chlazení se zaměřila na určení termodynamického limitu radiačních chladičů,“ řekl výzkumník Matteo Cagnoni. „Abychom stanovili tento limit, vzali jsme v úvahu různé podmínky výměny energie mezi solárním článkem a chladičem na bázi cementu. Ale i atmosférou a sluncem. Což nám umožňuje určit maximální snížení teploty způsobené tepelným spojením mezi buňkou a betonovým podkladem“.
Experimentální simulovaný systém se skládá ze sestavy tvořené reflektorem, radiačního chladiče na bázi cementu a bifaciálního solárního článku.
„Tato struktura se může realizovat například vybudováním tenkovrstvého solárního článku na substrát na bázi cementu technikou naprašování, odpařování nebo nanášení roztoku,“ vysvětlili vědci s tím, že solární článek a radiační chladič se stanou tepelně spojeny a vzájemně transparentní.
Chlazení FV panelů
Akademici zjistili, že chladicí technika by mohla snížit provozní teplotu solárních článků na bázi křemíku až o 20 kelvinů (K). Což by nakonec mohlo vést ke zlepšení účinnosti o přibližně 9 % a prodloužení životnosti modulu přibližně o 400 %.
,,Očekáváme, že toto řešení bude pro trh velmi atraktivní, zvláště, pokud vezmeme v úvahu fotovoltaiku integrovanou do budov (BIPV),“ řekl Cagnoni. „Například by se dalo zkusit implementovat teoretický systém jako solární článek spojený se střešní taškou. Náklady na toto řešení mohou být jen o málo vyšší než náklady na samotný fotovoltaický panel. Protože cementové materiály jsou velmi levné, vysoce škálovatelné a robustní.“
Řekl, že další složitost systému zahrnuje výrobu solárního článku na cementovém substrátu pomocí tenkovrstvých metod nebo tepelným spojením velkého solárního článku s cementovou deskou. Očekává se, že tyto dodatečné náklady mají z velké části kompenzovat zisky v účinnosti solárních článků a životnosti systému. Ty by vyvolala snížená provozní teplota.
„Například snížení teploty o 20 °C by mohlo vést k nárůstu účinnosti až o 9 % u křemíkových solárních článků. A až čtyřnásobnému prodloužení životnosti,“ uvedl Cagnoni. ,,Samozřejmě, toto jsou teoretické horní limity, ale naznačují, že významné zisky jsou dosažitelné také ve skutečných fyzických zařízeních.“
Italská skupina popsala novou techniku chlazení v článku „Cementové materiály jako slibné radiační chladiče pro solární články“. Ten se nedávno publikoval v iScience.
„Tyto práce mohou poskytnout výchozí bod pro praktickou realizaci našeho atraktivního konceptu a připravit cestu k účinnějším fotovoltaickým systémům,“ uzavřela skupina.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
