Солнечные панели можно не выбрасывать: прозрачная пленка делает их работу лучше

Покрытие должно применяться в зонах перегрева — областях с непропорционально высоким уровнем локального нагрева в отдельной солнечной ячейке или ее части по сравнению с окружающими ячейками. Перегрев является одной из наиболее распространенных проблем в фотоэлектрических станций, пишет interestingengineering.com.

Зоны перегрева могут не только снижать выходную мощность, но и приводить к выходу модуля из строя, долгосрочной деградации и даже к возгоранию. Исследования показывают, что такие зоны являются причиной 22% отказов солнечных модулей всего за 3 года эксплуатации.

Покрытие было разработано в Гонконгском политехническом университете (PolyU).

Решение проблемы перегрева солнечных панелей

По данным исследовательской группы PolyU, применение охлаждающего слоя на основе гидрогеля к солнечным панелям может снизить температуру в зонах перегрева до 16 градусов по Цельсию.

Это снижение привело к увеличению выходной мощности на целых 13% в лабораторных и системных испытаниях. Технология охлаждения с использованием гидрогеля решает проблему перегрева без необходимости модификации существующих схем. Кроме того, это экономически выгодно и удобно в использовании решение, что делает его подходящим для городских условий. На примере Гонконга и Сингапура команда прогнозирует потенциальное ежегодное увеличение выработки электроэнергии на 6,5 и 7% соответственно.

При использовании в кровельных и встроенных в здания фотоэлектрических системах (BIPV) ожидается, что покрытие позволит компенсировать почти половину потерь мощности, обычно вызванных перегревом. Ожидаемые сроки окупаемости весьма короткие — всего 2-5 лет.

Повышение надежности фотоэлектрических систем

Перегрев — распространенная проблема в солнечных установках. Исследования, изучившие более 3,3 млн фотоэлектрических панелей, показали, что 36,5% из них имели тепловые дефекты, при этом средняя температура затронутых модулей превышала 21 градус по Цельсию.

Эти повышенные температуры ускоряют старение материала и потери производительности. Они также подрывают долгосрочную экономическую целесообразность солнечных энергетических систем. Команда объединила природный полимер гидроксиэтилцеллюлозу с волокнистым материалом, называемым листовой хлопковой нитью, в матрице гидрогеля.

Новый материал потенциально может компенсировать примерно 50% потерь электроэнергии, вызванных перегревом в системах BIPV, демонстрируя свой ключевой вклад в развитие технологий солнечной энергии, помочь преодолеть критические проблемы, такие как растрескивание и усадка, которые обычно поражают обычные гидрогели при длительном использовании.

Традиционные гидрогели могут испытывать объемную усадку до 46% после длительного использования, в то время как новинка значительно снижает растрескивание и усадку, ограничивая скорость объемной усадки до 34%.

Теперь команда планирует дальнейшее развитие подхода к испарительному охлаждению на основе гидрогеля для поддержки более широкого внедрения новых фотоэлектрических технологий.