Loại bỏ điểm nóng để cải thiện hiệu suất của tấm quang điện

Điểm nóng – thủ phạm làm giảm hiệu suất và tuổi thọ tấm quang điện mặt trời. Ảnh: ECA

Để tạo ra nhiệt độ đủ cao hữu ích trong các hệ thống nhiệt quang điện, ánh sáng mặt trời phải được tập trung hoặc tập trung bằng cách sử dụng bộ tập trung parabol phức hợp – gương cong, hình parabol đặt ở hai bên của tấm quang điện mặt trời. Tuy nhiên, lượng ánh sáng mặt trời chiếu vào các tấm quang điện có thể khác nhau, tạo ra các điểm nóng ảnh hưởng đáng kể đến sản lượng tổng thể và làm cho tấm quang điện nhanh bị hỏng.

Một nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Kingston (Hà Lan), Đại học Exeter (Anh), Học viện Công nghệ Ấn Độ Madras và Học viện Nghiên cứu Khoa học và Sáng tạo Ấn Độ đã hợp tác tạo ra mô hình hóa hiệu suất lai, sử dụng thêm một gương thẳng đứng tạo ra một thiết bị đồng hóa (homogeniser) để phân phối tập trung ánh sáng mặt trời đều hơn trên tất cả các ngăn của tấm quang điện.

Mô hình bổ sung này cải thiện sản lượng điện, cụ thể tăng 12% so với bộ đồng hóa parabol hợp chất tiêu chuẩn, còn hiệu suất nhiệt cũng tăng từ 1 đến 2%, làm cho các tấm quang điện hiệu quả hơn về chi phí và khả thi về thương mại cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau.

“Mục tiêu của các hệ thống này là thu được năng lượng nhiệt cao cấp, có thể được sử dụng trong một loạt các ứng dụng như nước nóng và hệ thống làm mát, cùng với sản lượng điện cao có thể cung cấp năng lượng cho máy móc… thay vì chỉ nhận được năng lượng nhiệt cấp thấp không đạt ngưỡng nhiệt độ yêu cầu”, tiến sĩ Hasan Baig ở Đại học Kingston, thành viên nhóm nghiên cứu cho hay.

Cũng theo tiến sĩ Hasan Baig, mô hình của nhóm nghiên cứu đã dự báo chính xác hiệu suất được cải thiện có thể đạt được bằng cách phân phối ánh sáng mặt trời đồng đều hơn khi chiếu vào tấm quang điện. Các mô hình trước đây đã sử dụng các tính toán dựa trên bức xạ trung bình, chưa tính đến các điểm nóng tác động gián tiếp lên sản lượng tổng thể.

Các nhà khoa học cũng lưu ý về sự xuất hiện của các điểm nóng. Theo dữ liệu từ nghiên cứu cho thấy trong số 3.000 tấm quang điện mặt trời được phân tích, 1,5% có điểm nóng cao hơn nhiệt độ hoạt động từ 10ºC – 20ºC và 2,5% khác có điểm nóng trên 20ºC so với nhiệt độ hoạt động. Nguyên nhân gây ra các điểm nóng trên tấm quang điện rất đa dạng và trong hầu hết các trường hợp đều có thể tránh được.

Chọn một tấm quang điện mặt chất lượng, có các góc thoát nước gắn sẵn và cố gắng tránh đổ bóng, sẽ đảm bảo hầu như không có sự cố và tận dụng hệ thống quang điện vận hành ở công suất tối đa.