Výzkumníci ve Švédsku vyvinuli nový design fotovoltaicko-tepelný (PVT) modul využívající strukturu z hliníkové slitiny mezi tepelným absorbérem a fotovoltaickými články. Tato architektura údajně snižuje tepelnou roztažnost o 20 %, čímž zvyšuje šance na zmírnění trhlin ve FV jednotce.
Mezinárodní výzkumný tým navrhl nový design fotovoltaicko-tepelného (PVT) modulu, který údajně významně snižuje riziko prasknutí ve fotovoltaické jednotce panelu.
„Kritickým problémem pro PVT kolektory je praskání článků, způsobené hlavně tepelnou roztažností během procesu přenosu tepla mezi FV články a tepelným absorbérem,“ vysvětlila skupina. „Vzhledem k vysokým teplotám tyto expanze a kontrakce vytvářejí malé trhliny v křemíkových článcích. Ty mohou mít za následek četné mikropraskliny/praskliny. Tyto praskliny mohou způsobit odpojení částí článků, což má za následek snížení celkového výkonu generovaného FV moduly.“
Vědci postavili strukturu PVT modulu založenou na struktuře hliníkové slitiny se vzorem ve tvaru H mezi tepelným absorbérem a články. Pomocí softwaru ANSYS sestavili prototyp založený na komerčně dostupném 44,2 W PVT modulu.
Nový design kolektoru se skládal z následujících komponent, odshora dolů: průhledný skleněný kryt, vrchní vrstva ethylenvinylacetátu (EVA), FV panel vyrobený z monokrystalických křemíkových článků zapojených do série, spodní vrstva EVA, deska se vzorem H pro tepelnou roztažnost, tepelný absorbér, který přenáší teplo do teplonosné kapaliny, a izolační vrstva.
„Jedním z hlavních cílů tohoto návrhu bylo umožnit tepelnou expanzi ve všech směrech (roztažením do svých dutin). A tím vytvořit menší celkovou expanzi v jakémkoli jednotlivém směru, od čehož se očekávalo, že drasticky sníží riziko praskání buněk,“ vysvětlili akademici.
Komponenty kolektoru
Výzkumná skupina simulovala vzor z hliníkové slitiny ve tvaru H, aby měl sedm různých šířek, od jednoho mm do sedmi mm, navíc k provedení desky bez struktury. ,,Je evidentní, že hodnoty směrové expanze jsou nižší pro rozměry expanzní dutiny vzoru H 1, 2, 3 a 4 mm ve srovnání s deskou bez dutiny (0 mm),“ vysvětlili. „Za 4 mm se pozoruje výrazné zvýšení expanze u desky se vzorem H s rozměrem dutiny 5 mm. Kromě toho jsou hodnoty expanze pro rozměry dutiny 6 a 7 mm o něco menší než 5 mm, ale všechny převyšují desku se vzorem H bez dutiny.
Celkově se při simulaci zjistilo, že optimálním návrhem je návrh s rozměry H 2 mm. A to proto, protože vykazoval nejnižší směrovou expanzi asi 0,011 mm. A to ve srovnání se simulací referenčního PVT. Což byl stejný komerčně dostupný modul, ale bez Hs. Ten snížil nový modul tepelnou roztažnost o 20 %.
Podle výzkumníků dosáhl nový design fotovoltaicko-tepelných modulů 10 % zvýšení tepelné účinnosti. Elektrická účinnost se zvýšila o 2 % a celková účinnost se zvýšila o 8 %. „Tato studie poskytuje cenné poznatky o konstrukci kolektorů PVT a nabízí slibné řešení problému praskání buněk,“ uzavřeli vědci.
Nový návrh modulu se představil ve studii „Zmírnění praskání FV článků v solárních fotovoltaických tepelných kolektorech s novým designem absorbéru s H-patternem“. Ten se publikoval v Applied Thermal Engineering. Výzkumnou skupinu vytvořili vědci z britských Kingston University a Cranfield University a švédské MG Sustainable Engineering a University of Gavle.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
