Các nhà khoa học Ả Rập Xê Út đã thử nghiệm một số công nghệ làm mát cho các tấm pin mặt trời và nhận thấy rằng các kỹ thuật chủ động hoạt động tốt hơn các kỹ thuật thụ động trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt. Hệ thống hiệu quả nhất bao gồm một hệ thống dựa trên bốn ống dẫn nhiệt được ngâm trong một hộp chất lỏng, dạng khối lỏng, được tích hợp với mặt sau của tấm pin năng lượng mặt trời.

Một nhóm các nhà khoa học từ Đại học Imam Abdulrahman Bin Faisal, ở Ả Rập Xê Út, đã đánh giá hiệu suất của một số kỹ thuật làm mát trong các hệ thống điện mặt trời tùy thuộc vào điều kiện môi trường khắc nghiệt của đất nước.

Phân tích của các nhà nghiên cứu bao gồm các hệ thống làm mát thụ động dựa trên tản nhiệt hoặc tản nhiệt được nhúng vào vật liệu thay đổi pha (PCM), cũng như làm mát chủ động dựa trên các ống dẫn nhiệt siêu nhỏ, được ngâm hoặc không ngâm trong chất lỏng.

Các công nghệ thụ động được đánh giá dưới hai cấu hình khác nhau: tấm pin năng lượng mặt trời đa tinh thể hiệu suất 11% với công suất đầu ra là 15 W, được trang bị sáu tấm tản nhiệt bằng nhôm ở mặt sau; và cùng một tấm pin được trang bị các tấm tản nhiệt được đặt trong một hộp nhôm dẫn nhiệt cao chứa đầy TPM350, đây là vật liệu thay đổi pha mang lại độ dẫn nhiệt cao và nóng chảy ở 50 độ C. Trong tất cả các cấu hình, các tấm pin mặt trời nghiêng 25 độ và hướng về phía nam. Các phép đo đã tính đến công suất đầu ra, nhiệt độ bề mặt của các tấm pin và hiệu suất chuyển đổi công suất.

Làm mát tích cực được xem xét ở hai dạng: một hệ thống bao gồm một dãy bốn ống dẫn nhiệt được làm mát bằng chất lỏng và đặt ở mặt sau của tấm pin. Một ống khác gồm bốn ống dẫn nhiệt được ngâm trong một hộp chất lỏng tích hợp ở mặt sau của tấm pin mặt trời. Các nhà khoa học giải thích: “Công nghệ này rất thú vị cho mục đích làm mát vì nó sử dụng dòng chảy nổi của chất lỏng và làm mát bay hơi trong các ống dẫn nhiệt, như một phương tiện truyền nhiệt năng,” các nhà khoa học đề cập đến hệ thống thứ hai và lưu ý rằng ba chất lỏng khác nhau, chẳng hạn như dầu động cơ, ethylene glycol, và nước thông thường, đã được thử nghiệm.

Hai kỹ thuật thụ động được phát hiện là không đủ hiệu quả để đảm bảo làm mát thích hợp cho tấm pin. Kỹ thuật đó với các tản nhiệt đơn giản đã có thể hạ nhiệt độ hoạt động của tấm pin xuống trung bình 10 độ C; và dựa trên PCM chỉ có thể đảm bảo làm mát đủ trong hai giờ đầu tiên. “Khi quá trình nấu chảy hoàn thành, PCM trở nên mất tác dụng khiến nhiệt độ của tấm pin tăng mạnh”.

Đối với hệ thống chủ động, hiệu quả nhất là dựa trên bốn ống dẫn nhiệt được ngâm trong nước có thể giảm nhiệt độ tấm pin lên đến 53%. Tiếp theo là ống ngâm trong ethylene glycol giúp giảm 48%; và ngâm trong dầu động cơ diesel giúp giảm 25% nhiệt độ tấm pin. “Nhiệt độ giảm và điện áp mạch hở cao hơn nếu tấm pin được làm mát tích cực bằng cách sử dụng các ống dẫn nhiệt ngâm trong nước thông thường,” các nhà khoa học nhấn mạnh. “Trong phương pháp này mức tăng điện áp là 13% so với trường hợp tấm pin không được tản nhiệt.”

Nguồn : PV-Magazing