เทคโนโลยีการทำความเย็นแบบแผ่รังสีราคาถูกและเรียบง่ายสามารถเพิ่มประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบบเข้มข้นได้อย่างมาก ตามที่นักวิจัยในสหรัฐอเมริกากล่าว พวกเขาพบว่าโครงสร้างการระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีอย่างง่ายสามารถเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่ผลิตโดยเซลล์แสงอาทิตย์ได้ประมาณ 25% นอกจากนี้ยังลดอุณหภูมิในการทำงานได้มากถึง 36 °C
นักวิทยาศาสตร์อ้างว่าสิ่งนี้สามารถยืดอายุการใช้งาน
ของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ได้อย่างมากเซลล์สุริยะที่ใช้ซิลิกอนเชิงพาณิชย์จะแปลงประมาณ 20% ของการฉายรังสีแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบให้เป็นไฟฟ้า ส่วนที่เหลือส่วนใหญ่กลายเป็นความร้อนซึ่งต้องได้รับการจัดการอย่างมีประสิทธิภาพ Peter Bermelวิศวกรของ Purdue University อธิบายว่า “ประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของเซลล์แสงอาทิตย์ลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่ชื้น “การสูญเสียประสิทธิภาพเป็นพื้นฐานสำคัญต่อการทำงานของแผงเซลล์แสงอาทิตย์”
นี่เป็นปัญหาเฉพาะสำหรับระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบบเข้มข้น ในขณะที่การใช้กระจกหรือเลนส์เพื่อโฟกัสแสงแดดบนเซลล์แสงอาทิตย์สามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ แต่ก็เพิ่มความร้อนด้วยเช่นกัน ซึ่งสามารถชดเชยการปรับปรุงประสิทธิภาพและทำลายเซลล์สุริยะได้ ทำให้อายุการใช้งานสั้นลง
การทำความเย็นที่ซับซ้อนและมีราคาแพงแนวทางปัจจุบันในการทำความเย็นระบบดังกล่าวรวมถึงการบังคับอากาศหรือการระบายความร้อนด้วยของเหลว หรือการใช้แผ่นระบายความร้อนสำหรับการถ่ายเทความร้อนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า แต่ระบบทำความเย็นแบบแอคทีฟจะใช้พลังงานและทำให้ประสิทธิภาพสุทธิของระบบลดลง นอกจากนี้ยังอาจซับซ้อนและมีราคาแพง ทำให้ต้นทุนระบบเพิ่มขึ้นและความน่าเชื่อถือโดยรวม
อีกทางเลือกหนึ่งที่เป็นไปได้คือการระบาย
ความร้อนด้วยรังสี การใช้การแผ่รังสีความร้อนเพื่อกระจายความร้อนไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานเพิ่มเติมและวัสดุที่เปิดใช้งานมักจะมีต้นทุนต่ำ
เพื่อทดสอบประสิทธิภาพการทำความเย็นแบบแผ่รังสี Bermel และเพื่อนร่วมงานของเขาได้สร้างระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบบเข้มข้นที่เรียบง่าย ในการติดตั้ง กระจกสะท้อนแสงอาทิตย์ขึ้นด้านบนและผ่านเลนส์เพื่อโฟกัสไปที่เซลล์แสงอาทิตย์ เมื่อใช้การออกแบบนี้ พวกเขาได้ทดสอบการตั้งค่าการระบายความร้อนสี่แบบ: การระบายความร้อนแบบหมุนเวียนตามธรรมชาติด้วยฮีทซิงค์, ไม่มีการระบายความร้อน, การระบายความร้อนด้วยรังสี และการระบายความร้อนด้วยรังสีรวมกับการระบายความร้อนแบบหมุนเวียน การระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีทำได้โดยการประกบเซลล์แสงอาทิตย์ระหว่างกระจกโซดาไลม์ 2 ชั้น ซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่าเป็นเครื่องทำความเย็นแบบแผ่รังสีความเร็วสูงที่ดี
การตั้งค่าเหล่านี้ได้รับการทดสอบภายนอก โดยมีการทดลองหลายครั้งที่ดำเนินการในวันที่ต่างกันในสภาวะต่างๆ ที่ครอบคลุมช่วงความร้อนที่กว้างขึ้น รายงานผลการวิจัยในวารสารJoule
อุณหภูมิลดลงนักวิจัยพบว่าการระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีทำให้อุณหภูมิของระบบลดลง 5–36 °C ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ เมื่อเทียบกับการตั้งค่าที่ไม่มีความเย็นแบบแผ่รังสี Bermel บอกกับPhysics Worldว่าความแตกต่างของอุณหภูมิที่ใหญ่ที่สุดถูกบันทึกด้วยการระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีด้วยตัวเอง แต่อุณหภูมิสัมบูรณ์ต่ำสุดเกิดขึ้นเมื่อใช้ควบคู่กับการระบายความร้อนด้วยการพาความร้อน
อุณหภูมิลดลงเหล่านี้ทำให้แรงดันไฟฟ้า
วงจรเปิดเพิ่มขึ้นสัมพัทธ์สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ระหว่าง 8-27% นี่คือ “สัดส่วนโดยประมาณกับประสิทธิภาพ” Bermel กล่าว การใช้ข้อมูลอุณหภูมิจากการทดลอง นักวิทยาศาสตร์ยังได้จำลองผลกระทบของความเย็นต่ออายุการใช้งานของเซลล์แสงอาทิตย์ นี่แสดงให้เห็นว่าการระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีสามารถยืดอายุของเซลล์โฟโตโวลตาอิกแบบเข้มข้นได้ 4–15 เท่า
ตามที่นักวิจัย ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีให้ประโยชน์ในทุกสภาพอากาศ แต่เพื่อนร่วมงานของ Bermel ซึ่งเป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Ze Wang ที่มหาวิทยาลัย Purdue เตือนว่าการระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีอาจไม่เหมาะสำหรับการทำความเย็นระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบบเข้มข้นด้วยตัวมันเอง จำเป็นต้องมีระบบอื่นเพื่อให้แน่ใจว่ามีการระบายความร้อนในทุกสภาวะ
กลไกการระบายความร้อนเสริม“การระบายความร้อนด้วยรังสีเป็นกลไกการระบายความร้อนเสริมที่ดีมาก ซึ่งไม่ต้องการพลังงานเพิ่มเติม ทำงานได้ดีที่อุณหภูมิสูง และเพิ่มน้ำหนักเพียงเล็กน้อยให้กับทั้งระบบ” หวางกล่าว “อย่างไรก็ตาม ในกรณีส่วนใหญ่ การระบายความร้อนด้วยรังสีทำหน้าที่เป็นส่วนเสริมของระบบทำความเย็นที่มีอยู่โดยใช้การพาความร้อนหรือการนำไฟฟ้า เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวม”
อย่างไรก็ตาม การระบายความร้อนด้วยรังสีทำได้ไม่ดีในสภาวะอุณหภูมิต่ำ Wang อธิบาย เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเซลล์แสงอาทิตย์กับอากาศมีขนาดเล็กเกินไปที่จะใช้ประโยชน์จากศักยภาพของการระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีอย่างเต็มที่ นี่เป็นปัญหาเฉพาะเมื่อไม่มีตัวดูดซับอุณหภูมิต่ำ เช่น ท้องฟ้าแจ่มใสรอบๆ
วัสดุทำความเย็นแบบแผ่รังสีไม่ได้จำกัดอยู่แค่แก้วโซดาไลม์เท่านั้น “เราสามารถทำงานเกี่ยวกับวัสดุหรือโครงสร้างของตัวทำความเย็นได้ในอนาคต เพื่อปรับปรุงโปรไฟล์การแผ่รังสีเพิ่มเติม” Wang กล่าว
Credit : cialisonlinegenericcialistyh.com civilaircraftregisters.org cocktailz.org collectifpolaire.org collective2012.com
