Hong Kong’daki araştırmacılar, güneş panellerindeki sıcak noktaları soğutan ve güç çıkışını artıran, böylece genel performanslarını ve güvenilirliklerini iyileştiren düşük maliyetli bir hidrojel kaplama geliştirdiler.
Güneş panellerinde hidrojel ile ısı ve güç çıkışı verimliliği
Bu kaplama, tek bir güneş hücresinde veya hücrenin bir bölümünde, çevredeki hücrelere kıyasla orantısız bir şekilde yüksek oranda lokalize olan ısınma alanları olan sıcak noktaları hedef alıyor. Kısmi gölgelemeden kaynaklanan bu noktalar, fotovoltaik sistemlerdeki en kalıcı sorunlardan biridir.
Sıcak noktalar sadece güç çıkışını düşürmekle kalmaz, aynı zamanda modül arızasına, uzun vadeli bozulmaya ve hatta yangına da yol açabilir. Çalışmalar, sıcak noktaların, üç yıllık çalışma süresi içinde PV modül arızalarının %22’sine neden olduğunu göstermektedir.
Bu kaplama, Hong Kong Politeknik Üniversitesi’nde (PolyU) enerji ve binalar kürsü profesörü olan Dr. Yan Jerry ve Bina Çevre ve Enerji Mühendisliği Bölümü’nde araştırma asistanı olan Dr. Liu Junwei tarafından geliştirilmiştir. PolyU araştırma ekibine göre, hidrojel bazlı soğutma katmanının güneş panellerine uygulanması, sıcak nokta sıcaklıklarını 29 derece Fahrenheit’e (16 derece Celsius) kadar düşürebiliyor.
Bu azalma, laboratuvar ve sistem düzeyindeki testlerde %13’e varan bir güç çıkışı artışına dönüştü. Yan, hidrojel soğutma teknolojisinin mevcut devre tasarımlarını değiştirmeye gerek kalmadan sıcak nokta sorununu çözdüğünü vurguladı. Ayrıca, maliyet etkin ve kullanıcı dostu olması, onu kentsel ortamlar için uygun hale getiriyor. Açıklamada: “Hong Kong ve Singapur’u örnek olay olarak ele alarak, ekibimiz sırasıyla %6,5 ve %7,0 oranında potansiyel yıllık güç üretim artışı öngörüyor” dedi.
Çatı ve bina entegre fotovoltaik (BIPV) sistemlerinde kullanıldığında, kaplamanın sıcak noktaların neden olduğu güç kayıplarının neredeyse yarısını geri kazanması bekleniyor. Yan: “Tahmini geri ödeme süreleri sadece 4,5 yıl ve 3,2 yıl gibi oldukça kısa” dedi. Sıcak noktalar, güneş enerjisi kurulumlarında yaygın bir sorundur. 3,3 milyondan fazla fotovoltaik paneli inceleyen çalışmalar, panellerin %36,5’inde termal kusurlar olduğunu ve etkilenen modüllerin ortalama sıcaklık artışlarının 38 derece Fahrenheit’i (21 derece Celsius) aştığını ortaya koydu.
Bu yüksek sıcaklıklar, malzeme yaşlanmasını ve performans kayıplarını hızlandırıyor. Ayrıca güneş enerjisi sistemlerinin uzun vadeli ekonomik verimliliğini de baltalıyor. Ekip, doğal polimer hidroksietil selülozu, yaprak pamuk ipliği adı verilen lifli bir malzeme ile hidrojel matrisi içinde birleştirdi.