دانشگاه رازی

      افزایش دمای عملیاتی سلول‌های فتوولتائیک (PV) یکی از عوامل اصلی کاهش راندمان و توان خروجی پنل‌های خورشیدی است. مواد تغییر فاز دهنده (PCM) به دلیل توانایی خود در جذب و ذخیره انرژی حرارتی، روشی موثر برای مدیریت حرارتی پنل‌های فتوولتائیک ارائه می‌دهند. این مطالعه به صورت تجربی اثرات ترکیب (PCM)، هندسه ماکروکپسول و افزودنی‌های پودری فلزی را بر عملکرد حرارتی و الکتریکی یک پنل فتوولتائیک 10 واتی بررسی کرد. در ابتدا، عملکرد یک پنل بدون خنک‌کننده با پنل‌های حاوی پارافین خالص و مخلوط‌های مختلف پارافین-وازلین مقایسه شد. پس از انتخاب ترکیب بهینه (PCM)، اثرات ماکروکپسول‌های برنجی کروی و استوانه‌ای حاوی (PCM)   ارزیابی شد. در نهایت، مقادیر مختلفی از پودر آهن، پودر مس و ترکیب آنها به (PCM)   بهینه اضافه شد تا رسانایی حرارتی آن بهبود یابد. آزمایش‌ها با استفاده از یک شبیه‌ساز خورشیدی مجهز به پنج لامپ هالوژن انجام شد و دمای سطح پنل، دمای (PCM)، ولتاژ، جریان و توان خروجی در یک دوره 120 دقیقه‌ای اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که مخلوط حاوی ??درصد پارافین و 25 درصد وازلین بهترین عملکرد را ارائه می‌دهد و حداکثر توان خروجی را از 96/4 وات به 504/5وات افزایش می‌دهد. استفاده از ماکروکپسول‌های استوانه‌ای حاوی پارافین، حداکثر توان خروجی را به 687/5 وات افزایش داد که نشان‌دهنده عملکرد بهتر نسبت به پیکربندی کروی است. در میان افزودنی‌های فلزی، افزودن 15/0 درصد وزنی پودر مس بهترین نتیجه را به همراه داشت و حداکثر توان خروجی را به 688/6 وات افزایش داد که مربوط به افزایش 77/26 درصدی در مقایسه با پنل مرجع بدون خنک‌کننده است. علاوه بر این، ولتاژ خروجی از 7/17 ولت به 19 ولت افزایش یافت، در حالی که جریان از 49/0آمپر به 56/0آمپر افزایش یافت. سیستم خنک‌کننده بهینه‌شده، متشکل از ?? درصد پارافین، ?? درصد وازلین، ?? ماکروکپسول استوانه‌ای حاوی پارافین و 15/0 درصد وزنی پودر مس، دمای سطح پنل را از 42/64 درجه سانتی‌گراد به 93/51 درجه سانتی‌گراد کاهش داد که مربوط به کاهش دمای 49/12 درجه سانتی‌گراد (39/19 درصد) است. به طور کلی، نتایج نشان داد که بهینه‌سازی همزمان ترکیب (PCM)، هندسه ماکروکپسول و افزایش رسانایی حرارتی با استفاده از پودر مس می‌تواند به طور موثری عملکرد حرارتی و الکتریکی پنل‌های فتوولتائیک را بهبود بخشد. سیستم خنک‌کننده غیرفعال پیشنهادی، روشی ساده، مقرون به صرفه و کارآمد برای بهبود عملکرد پنل فتوولتائیک در شرایط آب و هوایی گرم ارائه می‌دهد.