مجله مهندسی مکانیک

مجله مهندسی مکانیک

آنالیز میزان کاهش دمای پنل های فتوولتائیک با استفاده از پلیمرهای شفاف به روش خنک سازی تابشی

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران مرکزی، تهران
2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران مرکزی، تهران
3 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران مرکزی، تهران
چکیده
دانشمندان همواره بر کاهش دمای سلول های خورشیدی تأکید داشته و از روش های گوناگون با هدف کاهش دمای پنل های خورشیدی بهره گرفته اند، چرا که دمای بالا موجب خرابی و ایرادات متنوع و متعدد در ساختار پنل های فتوولتائیک می شود. از تحقیقات مؤثر و مهمی که بر روی سلول های خورشیدی با هدف کاهش دما و افزایش بازدهی آنها انجام شده است می توان به روش خنک سازی تشعشعی اشاره کرد که این تحقیقات نشان می دهد سلول فتولتائیک پوشش دهی شده با لایه بندی شفاف نسبت به سلول خورشیدی عاری از هرگونه لایه اضافی دارای بازدهی بیشتری است. در این مطالعه ساختار معمولی (تجاری) سلول خورشیدی از لحاظ اپتیکی و دمایی با ساختارهای پوشش دهی شده مقایسه گردید. این مقایسه نشان داد که ساختارهای پوشش دهی شده بازدهی بالاتری نسبت ساختار تجاری دارند. در این تحقیق سه ساختار سلول فتوولتائیک را کنار هم قرار داده که این سه ساختار شامل 1- ساختار تجاری (ساده) 2- پنل خورشیدی به ­همراه یک لایهPDMS  3- پنل خورشیدی به همراه یک لایه PVB هستند. سپس به تحقیقات نرم افزاری و شبیه سازی پیرامون خواص تشعشعی و دمایی این سه ساختار پرداخته و با مقایسه آنها نشان داده شد که در ساختارهای دارای PDMS وPVB  دمای لایه بندی برحسب شدت تابش به ترتیب در حدود 5 و 9 کلوین نسبت به ساختار تجاری کاهش می یابد که این نشان از تأثیر خنک سازی تشعشعی مواد پلیمری شفاف بر روی این دو ساختار دارد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]
H. S. Bagiorgas and G. Mihalakakou, “Experimental and theoretical investigation of a nocturnal radiator for space cooling,” Renew. Energy, vol. 33, no. 6, pp. 1220–1227, 2008, https://doi.org/10.1016/j.renene.2007.04.015.
[2]
E. M. Lushiku and C. G. Granqvist, “Radiative cooling with selectively infrared-emitting gases,” Appl. Opt., vol. 23, no. 11, p. 1835, 1984, https://doi.org/10.1063/1.331487.
[3]
Y. Lu et al., “A universal route to realize radiative cooling and light management in photovoltaic modules,” Sol. RRL, vol. 1, no. 10, p. 1700084, 2017, https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.10.050.
[4]
H. Bahaidarah, A. Subhan, P. Gandhidasan, and S. Rehman, “Performance evaluation of a PV (photovoltaic) module by back surface water cooling for hot climatic conditions,” Energy (Oxf.), vol. 59, pp. 445–453, 2013, https://doi.org/10.1016/j.energy.2013.07.050.
[5]
H. S. Bagiorgas and G. Mihalakakou, “Experimental and theoretical investigation of a nocturnal radiator for space cooling,” Renew. Energy, vol. 33, no. 6, pp. 1220–1227, 2008, https://doi.org/10.1016/j.renene.2007.04.015.
 
[6]
B. Zhao, M. Hu, X. Ao, and G. Pei, “Performance analysis of enhanced radiative cooling of solar cells based on a commercial silicon photovoltaic module,” Sol. Energy, vol. 176, pp. 248–255, 2018, https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.10.043.
[7]
U. Banik et al., “Enhancing passive radiative cooling properties of flexible CIGS solar cells for space applications using single layer silicon oxycarbonitride films,” Sol. Energy Mater. Sol. Cells, vol. 209, no. 110456, p. 110456, 2020, https://doi.org/10.1016/j.solmat.2020.110456.
[8]
K. Gao, H. Shen, Y. Liu, Q. Zhao, Y. Li, and J. Liu, “Random inverted pyramid textured polydimethylsiloxane radiative cooling emitter for the heat dissipation of silicon solar cells,” Sol. Energy, vol. 236, pp. 703–711, 2022, https://doi.org/10.1016/j.solener.2022.03.040.
[9]
H. Tang et al., “Radiative cooling of solar cells with scalable and high-performance nanoporous anodic aluminum oxide,” Sol. Energy Mater. Sol. Cells, vol. 235, no. 111498, p. 111498, 2022, https://doi.org/10.1016/j.solmat.2021.111498.
[10]
 T. Xia and H. Wang, “High reflective polyethylene glycol terephthalate package layer for passive daytime radiative cooling in photovoltaic cells,” Sol. Energy, vol. 237, pp. 313–319, 2022,
[11]
 C. G. Granqvist and A. Hjortsberg, “Radiative cooling to low temperatures: General considerations and application to selectively emitting SiO films,” J. Appl. Phys., vol. 52, no. 6, pp. 4205–4220, 1981,
[12]
 D. M. Diatezua, P. A. Thiry, A. Dereux, and R. Caudano, “Silicon oxynitride multilayers as spectrally selective material for passive radiative cooling applications,” Sol. Energy Mater. Sol. Cells, vol. 40, no. 3, pp. 253–259, 1996, https://doi.org/10.1016/0927-0248(95)00092-5.
[13]
 G. Perrakis, A. C. Tasolamprou, G. Kenanakis, E. N. Economou, S. Tzortzakis, and M. Kafesaki, “Combined nano and micro structuring for enhanced radiative cooling and efficiency of photovoltaic cells,” Sci. Rep., vol. 11, no. 1, p. 11552, 2021,
[14]
 S. Ahmed, Z. Li, T. Ma, M. S. Javed, and H. Yang, “A comparative performance evaluation and sensitivity analysis of a photovoltaic-thermal system with radiative cooling,” Sol. Energy Mater. Sol. Cells, vol. 221, no. 110861, p. 110861, 2021, https://doi.org/10.1016/j.solmat.2020.110861.
[15]
 B. Bhatia et al., “Passive directional sub-ambient daytime radiative cooling,” Nat. Commun., vol. 9, no. 1, p. 5001, 2018, https://doi.org/10.1038/s41467-018-07293-9.
[16]
 Z. Huang and X. Ruan, “Nanoparticle embedded double-layer coating for daytime radiative cooling,” Int. J. Heat Mass Transf., vol. 104, pp. 890–896, 2017, https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.08.009.
[17]
 E. M. González-Cruz and E. L. Krüger, “Applicability of a radiant-capacitive cooling and heating system in its cooling mode in Köppen-Geiger’s A, B and C climate types,” Build. Environ., vol. 258, no. 111623, p. 111623, 2024, https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2024.111623.
[18]
 F. Ferraresso and M. Marletta, “Essential spectrum for dissipative Maxwell equations in domains with cylindrical ends,” J. Math. Anal. Appl., vol. 536, no. 1, p. 128174, 2024, https://doi.org/10.1016/j.jmaa.2024.128174.

  • تاریخ دریافت 03 مرداد 1403
  • تاریخ بازنگری 25 مرداد 1403
  • تاریخ پذیرش 06 شهریور 1403