Hybrid cooling techniques to improve the performance of solar photovoltaic modules

光伏系统 水冷 材料科学 主动冷却 核工程 环境科学 热电冷却 被动冷却 机械工程 汽车工程 热的 计算机科学 热电效应 电气工程 气象学 物理 工程类 热力学
作者
Ahmed Fawzy Eid,Sang-ik Lee,Seong‐Gu Hong,Won Jun Choi
出处
期刊:Solar Energy [Elsevier]
卷期号:245: 254-264 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.solener.2022.09.026
摘要

Photovoltaic (PV) module efficiency is often impeded by concomitant temperature elevations, which may lead to cell degeneration and decreased electrical efficiency. Cooling techniques are commonly used to avoid this problem; however, current techniques, such as water-sprayer and active cooling systems, still have limitations, including the scattering and reflection of photons. In this study, we present a new active dual-cooling system design using two thermoelectric cooling (TEC) units fixed to the back of a PV module to provide rear-end cooling, which were experimentally and numerically studied. A water-thin film cooling system (WFCS) was maintained at the top surface of the module using a small affixed 72-W DC pump, for improving efficiency. For testing, the system was installed on the roof of an agricultural building in South Korea, and its performance efficiency was compared with that of a reference cooling-free PV module. The results showed that the innovation led to a decrease in the module temperature to 21 °C, which led to an efficiency improvement of 11.23 % with an increase in the daily output energy of 8.3 %. Additionally, a numerical simulation model based on the Finite Element Method (FEM) was used to evaluate the temperature profile of the PV module owing to the cooling technique and temperature distribution on the module’s top surface. The maximum temperature reductions were 17.27 and 12 °C in the experimental and simulation results, respectively.

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