A novel approach to thermal design of solar modules: Selective-spectral and radiative cooling

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作者
Xingshu Sun,Rahul Dubey,Shashwata Chattopadhyay,M. Ryyan Khan,Raghu Vamsi Krishna Chavali,Timothy J. Silverman,Anil Kottantharayil,J. Vasi,Muhammad Ashraful Alam
标识
DOI:10.1109/pvsc.2016.7750340
摘要

For commercial solar modules, up to 80% of the incoming sunlight may be dissipated as heat, potentially raising the temperature 20-30°C higher than the ambient. In the long run, extreme self-heating may erode efficiency and shorten lifetime, thereby, dramatically reducing the total energy output by almost ~10% Therefore, it is critically important to develop effective and practical cooling methods to combat PV self-heating. In this paper, we explore two fundamental sources of PV self-heating, namely, sub-bandgap absorption and imperfect thermal radiation. The analysis suggests that we redesign the optical and thermal properties of the solar module to eliminate the parasitic absorption (selective-spectral cooling) and enhance the thermal emission to the cold cosmos (radiative cooling). The proposed technique should cool the module by ~10°C, to be reflected in significant long-term energy gain (~ 3% to 8% over 25 years) for PV systems under different climatic conditions.

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