Folha de alumínio reduz a temperatura de módulos fotovoltaicos de vidro duplo em até 6°C

Uma equipe de pesquisadores liderada por cientistas da Universidade de Nanchang, na China, propôs adicionar folha de alumínio (Al) dentro de módulos fotovoltaicos para melhorar sua condutividade térmica no plano e resfriá-los por dentro. A equipe propôs dois métodos de colocação das folhas de alumínio, fabricou-os e comparou-os a um dispositivo de referência sem IA.

“Métodos de resfriamento passivo, como resfriamento por mudança de fase e resfriamento radiativo, dissipam o calor da superfície do módulo fotovoltaico com pouca consideração da transferência de calor no plano próximo à célula solar”, disse o acadêmico. “Neste artigo, introduzimos uma folha de alumínio com boa condutividade térmica na estrutura do módulo fotovoltaico para dissipar o calor da direção lateral, ao mesmo tempo em que melhoramos a uniformidade da temperatura no plano do módulo fotovoltaico.”

O primeiro modelo estrutural colocou uma folha de Al de 0,5 mm de espessura entre a célula solar de c-Si e a camada de acetato de vinila (EVA) (CAE), enquanto no segundo modelo estrutural ela foi colocada entre o EVA e a camada de vidro (EAG). Um módulo de referência também foi criado sem a camada de folha de alumínio. A área de todas as camadas era de 250 mm a 250 mm, exceto para a célula, que media 156 mm a 156 mm. Um termopar foi fixado na parte traseira de cada módulo.

Módulos PV padrão, EAG e painéis PV CAE foram colocados simultaneamente em um suporte, que foi inclinado 30° em direção ao sul. "Experimentos ao ar livre foram conduzidos em fevereiro de 2024 no telhado do Edifício de Materiais da SCU. Dados de temperatura foram coletados por registradores de temperatura em intervalos de 1 minuto."

Na configuração de teste nublado, os efeitos de resfriamento máximo e médio dos módulos PV EAG em comparação com a referência foram de 2,9 °C e 1,9 °C, respectivamente. Os efeitos de resfriamento correspondentes dos módulos PV CAE foram de 2,3 °C e 1,5 °C, respectivamente. Em dias ensolarados, o efeito de resfriamento máximo foi de 4,7 °C e o efeito de resfriamento médio foi de 2,4 °C para EAG PV; 3,6 °C e 1,5 °C para CAE.

Para avaliar o efeito da folha de alumínio na uniformidade térmica dentro da face do micromódulo PV, um termopar adicional foi adicionado na borda de cada módulo. A diferença máxima de temperatura foi de 20°C no módulo de referência, 14,6°C no EAG e 14,9°C no CAE.

Com base nesses resultados, a equipe realizou simulações de elementos finitos dos módulos, que mostraram desvios da configuração experimental, mas foram "geralmente consistentes". A equipe se concentrou na estrutura EAG, que é muito mais eficaz e eletricamente segura, e eles simularam um módulo comercial. Ele usa células PERC com uma estrutura 6 × 10 . Eles descobriram: "Os resultados mostram que a folha de Al reduz a diferença de temperatura no módulo PV em 6,170 graus Celsius e melhora a uniformidade da temperatura em comparação com o módulo PV de referência".

Os resultados do estudo foram publicados no periódico Next Energy no artigo “Redução de temperatura de módulos fotovoltaicos de vidro duplo de um lado melhorando a condutividade térmica no plano”. Pesquisadores da Universidade de Nanchang na China e do fabricante chinês de PV Jiangxi Rainbow PV conduziram o estudo.