Il foglio di alluminio riduce la temperatura dei moduli fotovoltaici a doppio vetro fino a 6°C

Un team di ricercatori guidato da scienziati della Nanchang University cinese ha proposto di aggiungere un foglio di alluminio (Al) all'interno dei moduli fotovoltaici per migliorarne la conduttività termica in piano e raffreddarli dall'interno. Il team ha proposto due metodi per posizionare i fogli di alluminio, li ha fabbricati e li ha confrontati con un dispositivo di riferimento senza IA.

"I metodi di raffreddamento passivo, come il raffreddamento a cambiamento di fase e il raffreddamento radiativo, dissipano il calore dalla superficie del modulo fotovoltaico con poca considerazione del trasferimento di calore nel piano vicino alla cella solare", ha affermato lo studioso. "In questo articolo, introduciamo un foglio di alluminio con buona conduttività termica nella struttura del modulo fotovoltaico per dissipare il calore dalla direzione laterale migliorando al contempo l'uniformità della temperatura nel piano del modulo fotovoltaico".

Il primo modello strutturale ha posizionato un foglio di alluminio spesso 0,5 mm tra la cella solare c-Si e lo strato di acetato di vinile (EVA) (CAE), mentre nel secondo modello strutturale è stato posizionato tra l'EVA e lo strato di vetro (EAG). È stato creato anche un modulo di riferimento senza lo strato di foglio di alluminio. L'area di tutti gli strati era di 250 mm a 250 mm, ad eccezione della cella, che misurava 156 mm a 156 mm. Una termocoppia è stata fissata sul retro di ciascun modulo.

I moduli FV standard, i pannelli FV EAG e CAE sono stati posizionati simultaneamente su un supporto inclinato di 30° verso sud. "Gli esperimenti all'aperto sono stati condotti a febbraio 2024 sul tetto del Materials Building presso la SCU. I dati sulla temperatura sono stati raccolti da registratori di temperatura a intervalli di 1 minuto."

Nella configurazione di prova nuvolosa, gli effetti di raffreddamento massimi e medi dei moduli EAG PV rispetto al riferimento erano rispettivamente 2,9°C e 1,9°C. Gli effetti di raffreddamento corrispondenti dei moduli CAE PV erano rispettivamente 2,3°C e 1,5°C. Nelle giornate di sole, l'effetto di raffreddamento massimo era 4,7°C e l'effetto di raffreddamento medio era 2,4°C per EAG PV; 3,6°C e 1,5°C per CAE.

Per valutare l'effetto del foglio di alluminio sull'uniformità termica all'interno della faccia del micromodulo fotovoltaico, è stata aggiunta una termocoppia aggiuntiva sul bordo di ciascun modulo. La differenza di temperatura massima è stata di 20°C sul modulo di riferimento, 14,6°C sull'EAG e 14,9°C sul CAE.

Sulla base di questi risultati, il team ha eseguito simulazioni di elementi finiti dei moduli, che hanno mostrato deviazioni dalla configurazione sperimentale ma erano "generalmente coerenti". Il team si è concentrato sulla struttura EAG, che è molto più efficace ed elettricamente sicura, e ha simulato un modulo commerciale. Utilizza celle PERC con una struttura 6 × 10. Hanno scoperto che "i risultati mostrano che il foglio di alluminio riduce la differenza di temperatura nel modulo fotovoltaico di 6,170 gradi Celsius e migliora l'uniformità della temperatura rispetto al modulo fotovoltaico di riferimento".

I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Next Energy nell'articolo "Riduzione della temperatura dei moduli fotovoltaici a doppio vetro monofacciali migliorando la conduttività termica in piano". Lo studio è stato condotto da ricercatori della Nanchang University in Cina e dal produttore cinese di pannelli fotovoltaici Jiangxi Rainbow PV.