การเข้าชม: 0 ผู้แต่ง: บรรณาธิการเว็บไซต์ เวลาเผยแพร่: 27-08-2025 ที่มา: เว็บไซต์
อุณหภูมิสูงทำให้ แผงโซลาร์เซลล์ ทำงานได้ไม่ดีโดยเฉพาะในที่ร้อน อุณหภูมิสูงส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของโมดูล pv เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางไฟฟ้า โมดูลพลังงานแสงอาทิตย์ เช่น PERC, TOPCon, IBC และ HJT จะสูญเสียประสิทธิภาพเมื่อได้รับความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพลดลงเท่าใด สำหรับโมดูลส่วนใหญ่ ตัวเลขนี้จะอยู่ระหว่าง -0.24 ถึง -0.34 %/°C ในสภาพอากาศร้อน แผงโซลาร์เซลล์จะร้อนได้ถึง 65–70°C สิ่งนี้ทำให้พลังงานที่พวกเขาสร้างลดลงอย่างมาก
ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์จะลดลงเมื่อร้อนขึ้น สิ่งนี้ส่งผลต่อทั้งปริมาณพลังงานที่ผลิตได้ในทันทีและในหนึ่งปี
| ประเภทโมดูล | ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ (%/°C) | การสูญเสียพลังงานโดยประมาณเมื่อเพิ่มขึ้น 40°C |
|---|---|---|
| ป.ร | -0.34 | ขาดทุนประมาณ 13.6% |
| ท็อปคอน | -0.32 | ขาดทุนประมาณ 12.8% |
| ไอบีซี | -0.29 | ขาดทุนประมาณ 11.6% |
| ฮจต | -0.24 | ขาดทุนประมาณ 9.6% |
ผลกระทบของอุณหภูมิต่อประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์เป็นปัญหาใหญ่สำหรับนักออกแบบโมดูล pv การศึกษาพบว่าค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิแตกต่างกันไปในแต่ละเทคโนโลยี ตัวเลขเหล่านี้ไม่ได้แย่ลงเมื่อเวลาผ่านไป เมื่ออุณหภูมิส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ หมายความว่าพลังงานน้อยลงและเงินจากระบบพลังงานแสงอาทิตย์น้อยลง
อุณหภูมิสูงทำให้แผงโซลาร์เซลล์ทำงานได้ดีน้อยลง สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความร้อนเปลี่ยนแปลงสิ่งต่าง ๆ ภายในโมดูล การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ทำให้แผงใช้พลังงานน้อยลง
แผงโซลาร์เซลล์ประเภทต่างๆ จะสูญเสียพลังงานที่ความเร็วต่างกัน แผงบางประเภท เช่น HJT และ CIGS ทำงานได้ดีกว่าเมื่ออยู่ในความร้อน พวกเขาเก็บพลังงานได้มากขึ้นเมื่อข้างนอกร้อน
การติดตั้งแผงอย่างถูกวิธีช่วยให้เย็นอยู่เสมอ แผงที่ยกขึ้นช่วยให้อากาศเคลื่อนไปข้างใต้ได้ การใช้วัสดุทำความเย็นยังช่วยให้แผงทำงานได้ดีขึ้น
วัสดุในแผงโซลาร์เซลล์มีความสำคัญมาก สิ่งต่างๆ เช่น สารห่อหุ้มและสารเคลือบช่วยให้แผงระบายความร้อนได้ วัสดุเหล่านี้ยังช่วยให้แผงมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นในที่ร้อน
ระบบระบายความร้อนและเทคโนโลยีอัจฉริยะสามารถช่วยให้แผงทำงานได้ดีขึ้น พวกเขาสามารถทำให้แผงโซลาร์เซลล์มีประสิทธิภาพมากขึ้นถึง 15% ทำให้พลังงานแสงอาทิตย์มีประโยชน์มากขึ้นและราคาถูกกว่าในบริเวณที่อบอุ่น
แผงโซลาร์เซลล์ผลิตไฟฟ้าโดยใช้เอฟเฟกต์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ แสงแดดกระทบเซลล์แสงอาทิตย์และเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอน การเคลื่อนไหวนี้ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า bandgap คือพลังงานที่จำเป็นในการปลดปล่อยอิเล็กตรอน โมดูล pv ที่แตกต่างกันมีแบนด์แกปต่างกัน Bandgap จะเปลี่ยนความสามารถในการเปลี่ยนแสงแดดให้เป็นไฟฟ้า
เมื่อร้อนขึ้น bandgap ก็จะเล็กลง ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนต้องการพลังงานน้อยลงในการเคลื่อนที่ แต่อิเล็กตรอนจำนวนมากสามารถรวมตัวกันใหม่ก่อนที่จะถูกรวบรวม การระบายความร้อนของโมดูลส่งผลต่อ bandgap ที่ดีที่สุดเพียงใด หากโมดูลไม่สามารถระบายความร้อนได้อย่างรวดเร็ว ประสิทธิภาพจะลดลงมากขึ้น สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ CIGSe การควบคุม bandgap จะช่วยให้เกิดแรงดันไฟฟ้าและประสิทธิภาพ นี่แสดงให้เห็นว่าเหตุใดการรักษาโมดูลให้เย็นจึงมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพของ PV
หมายเหตุ: ความร้อนจะเปลี่ยนวิธีการทำงานของอิเล็กตรอนภายในโมดูล สิ่งนี้เริ่มต้นที่ระดับอะตอมและส่งผลต่อประสิทธิภาพ
อุณหภูมิจะเปลี่ยนแรงดันและกระแสจากแผงโซลาร์เซลล์ เมื่อร้อนขึ้น แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (VOC) จะลดลง สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากมีผู้ให้บริการชาร์จอยู่ภายในเซลล์มากขึ้น อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่กลับได้ง่ายขึ้น สำหรับแผงโซลาร์เซลล์ชนิดซิลิคอน แรงดันไฟฟ้าจะลดลงประมาณ 2.2 มิลลิโวลต์ต่อองศาเซลเซียส
กระแสไฟฟ้าลัดวงจร (ISC) จะขึ้นเล็กน้อยตามความร้อน อุณหภูมิที่สูงขึ้นทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้ง่ายขึ้น เลยมีกระแสไหลเข้ามาอีกหน่อย แต่แรงดันตกคร่อมนั้นมากกว่าค่าเกนปัจจุบันมาก ซึ่งหมายความว่ากำลังและประสิทธิภาพของโมดูลจะลดลงเมื่อร้อนขึ้น
อุณหภูมิที่ร้อนขึ้นจะทำให้แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดลดลง
กระแสไฟฟ้าลัดวงจรเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้ง่ายขึ้น
แรงดันไฟฟ้าตกมากกว่าอัตราขยายปัจจุบัน ดังนั้นประสิทธิภาพจึงลดลง
การเปลี่ยนแปลงความต้านทานภายในโมดูลยังเปลี่ยนเอาต์พุตด้วย
การทดสอบแสดงให้เห็นว่าสิ่งเหล่านี้เกิดขึ้น เมื่อแผงร้อนขึ้น แรงดันตก กระแสเพิ่มขึ้นเล็กน้อย และเอาท์พุตทั้งหมดจะลดลง นั่นเป็นสาเหตุที่อุณหภูมิเป็นปัญหาใหญ่สำหรับนักออกแบบระบบสุริยะ
ความร้อนทำให้อิเล็กตรอนและรูรวมตัวกันภายในเซลล์มากขึ้น หากพวกมันรวมตัวกันอีกครั้งก่อนที่จะถึงหน้าสัมผัส โมดูลจะสูญเสียไฟฟ้า อุณหภูมิที่ร้อนขึ้นทำให้การรวมตัวกันครั้งนี้เกิดขึ้นบ่อยขึ้น ซึ่งจะทำให้กระแสไฟลดลงและทำให้แผงควบคุมมีประสิทธิภาพน้อยลง
อุณหภูมิของโมดูลจะเปลี่ยนจำนวนอิเล็กตรอนที่รวมตัวกันใหม่
ข้อบกพร่องในวัสดุที่มากขึ้นหมายถึงจุดรวมตัวกันมากขึ้น
ความร้อนเพิ่มความต้านทานภายในโมดูล ทำให้กระแสไหลยากขึ้น
การรวมตัวกันใหม่และความต้านทานที่มากขึ้นทำให้ประสิทธิภาพและเอาต์พุตลดลง
ผลการศึกษาพบว่าอุณหภูมิที่สูงขึ้นจะทำให้เซลล์มีความต้านทานเพิ่มขึ้น ทำให้ไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านโมดูลได้ยากขึ้น ดังนั้นประสิทธิภาพจึงลดลงมากยิ่งขึ้น ทั้งการรวมตัวใหม่และความต้านทานเข้าด้วยกันหมายความว่าสภาพอากาศร้อนอาจทำให้สูญเสียพลังงานได้มาก
โดยสรุป อุณหภูมิส่งผลต่อโมดูล pv โดยการเปลี่ยนแถบความถี่ แรงดัน กระแส การรวมตัวกันใหม่ และความต้านทาน สิ่งเหล่านี้ทั้งหมดทำงานร่วมกันเพื่อลดประสิทธิภาพเมื่อร้อนขึ้น
แผงโซลาร์เซลล์ได้รับการจัดอันดับจากเงื่อนไขการทดสอบมาตรฐานที่เรียกว่า STC STC ใช้การตั้งค่าห้องปฏิบัติการที่สมบูรณ์แบบ อุณหภูมิของเซลล์ตั้งไว้ที่ 25°C แสงแดดแรงมากที่ 1000 W/m² แต่ชีวิตจริงไม่เหมือนห้องแล็บ ภายนอกแผงโซลาร์เซลล์จะร้อนขึ้นและแสงแดดจะอ่อนลง มวลลมและอากาศยังเปลี่ยนวิธีการทำงานของแผงอีกด้วย
| พารามิเตอร์ | เงื่อนไขการทดสอบมาตรฐาน (STC) | เงื่อนไขการใช้งานจริง (NOCT) |
|---|---|---|
| การฉายรังสี | 1,000 วัตต์/ม.⊃2; (ความเข้มของแสงแดดที่เหมาะสมที่สุด) | 800 วัตต์/ม.⊃2; (ต่ำกว่าแสงแดดทั่วไปมากกว่า) |
| อุณหภูมิ | อุณหภูมิของเซลล์ที่ 25°C (77°F) | อุณหภูมิแวดล้อมที่ 20°C (68°F); อุณหภูมิเซลล์ ~45°C |
| มวลอากาศ | 1.5 (ความยาวเส้นทางบรรยากาศมาตรฐาน) | ไม่ระบุ ขึ้นอยู่กับสถานที่ |
| ความเร็วลม | ไม่ถือว่า | 1 เมตร/วินาที (ส่งผลต่อความเย็นและอุณหภูมิ) |
ตารางแสดงว่า STC เปรียบเสมือนโลกที่สมบูรณ์แบบ ในชีวิตจริง แผงเซลล์แสงอาทิตย์มักจะมีอุณหภูมิสูงถึงประมาณ 45°C อีกทั้งยังได้รับแสงแดดน้อยกว่าในห้องแล็บอีกด้วย การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ทำให้แผงโซลาร์เซลล์มีประสิทธิภาพน้อยลง ในชีวิตจริง แผงมักจะให้คะแนน STC เพียง 70–80% วิศวกรใช้ตัวเลขเหล่านี้เพื่อคาดเดาว่าระบบจะผลิตพลังงานได้มากเพียงใดนอกห้องปฏิบัติการ
สิ่งอื่นๆ ยังลดปริมาณพลังงานที่คุณได้รับอีกด้วย ตารางถัดไปแสดงรายการการสูญเสียทั่วไปในระบบสุริยะจริง:
| ปัจจัยการสูญเสีย | ช่วงการสูญเสียทั่วไป / ผลกระทบ |
|---|---|
| ผลกระทบของอุณหภูมิ | ประสิทธิภาพลดลงเมื่ออุณหภูมิโมดูลเพิ่มขึ้น (เช่น ลดลง 5-10%) |
| การเดินสายไฟและการนำไฟฟ้า | พลังงานที่สูญเสียไปในสายเคเบิลและการเชื่อมต่อ (1-3%) |
| ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ | การสูญเสียการแปลงจาก DC เป็น AC (ประสิทธิภาพ 95-98%) |
| ความสกปรกและการแรเงา | ผลผลิตลดลงเนื่องจากฝุ่น สิ่งสกปรก หิมะ เงา (2-5%) |
| การสลายตัวของโมดูล | การสูญเสียประสิทธิภาพต่อปีประมาณ 0.5% ต่อปี |
แผงโซลาร์เซลล์ทำงานได้ดีในห้องปฏิบัติการมากกว่าภายนอก อัตราส่วนประสิทธิภาพหรือ PR เปรียบเทียบเอาต์พุตจริงกับเอาต์พุตที่สมบูรณ์แบบ หมายเลข PR เพิ่มขึ้นจาก 66% เป็น 88% ซึ่งหมายความว่าหลายสิ่งหลายอย่าง เช่น ความร้อน สายไฟ และอายุ ล้วนแต่ทำให้ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ลดลง
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบอกเราว่าพลังงานของแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะลดลงเท่าใดเมื่อได้รับความร้อนสูงกว่า 25°C คุณสามารถค้นหาหมายเลขนี้ได้ในเอกสารข้อมูล โดยแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์สำหรับแต่ละองศาเซลเซียส วิศวกรใช้ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเพื่อดูว่าพลังงานสูญเสียไปเท่าใดเมื่อแผงร้อนขึ้น
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิส่งผลต่อสิ่งสำคัญ:
แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (VOC)
กระแสไฟฟ้าลัดวงจร (ISC)
จุดจ่ายไฟสูงสุด (Pmpp)
ตัวอย่างเช่น หากโมดูลมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ -0.3%/°C โมดูลจะสูญเสียพลังงาน 0.3% ในทุก ๆ องศาที่สูงกว่า 25°C ช่างเทคนิคตรวจสอบสิ่งนี้โดยดูว่าแรงดัน กระแส หรือกำลังเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อแผงร้อนขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิช่วยให้ผู้คนออกแบบระบบและหลีกเลี่ยงปัญหาจากไฟฟ้าแรงสูงเมื่ออากาศเย็น
ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ ตัวเลขที่ต่ำกว่าหมายถึงการสูญเสียพลังงานน้อยลงในสภาพอากาศร้อน โมดูลบางตัว เช่น HJT มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่ดีกว่า เหมาะสำหรับสถานที่ที่มีอากาศร้อนจัด
แผงเซลล์แสงอาทิตย์จะสูญเสียพลังงานเมื่อร้อนขึ้น วิศวกรใช้คณิตศาสตร์เพื่อคาดเดาว่าสูญเสียไปเท่าไร สูตรหนึ่งสำหรับอุณหภูมิเซลล์มีลักษณะดังนี้:
Tcell = Tamb + (1 / U) * (Alpha * Ginc * (1 - Effic))
ทีเซลล์: อุณหภูมิของเซลล์
Tamb: อุณหภูมิโดยรอบ
U: ปัจจัยการสูญเสียความร้อน (W/m²·K)
อัลฟ่า: ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับ (ปกติ 0.9)
Ginc: แสงแดดที่เข้ามา (การฉายรังสี)
ประสิทธิภาพ: ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์
หากอากาศมีอุณหภูมิ 35°C แสงแดดคือ 800 W/m⊃2 และแผงมีประสิทธิภาพ 20% เซลล์จะร้อนขึ้นกว่า 55°C อุณหภูมิของเซลล์ที่สูงขึ้นหมายถึงการสูญเสียพลังงานมากขึ้น หากค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิอยู่ที่ -0.3%/°C อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 30°C เหนือ 25°C หมายความว่ากำลังไฟลดลง 9%
นักวิทยาศาสตร์ศึกษาพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคามาหลายปีแล้ว พวกเขาพบว่าการสูญเสียความร้อนเป็นส่วนสำคัญของการสูญเสียทั้งหมด สิ่งเหล่านี้เรียกว่าการสูญเสียการจับอาร์เรย์ เมื่อเวลาผ่านไป แผงจะสูญเสียประสิทธิภาพประมาณ 0.5% ในแต่ละปี การสูญเสียฝุ่น ร่มเงา และสายไฟทำให้สิ่งต่างๆ แย่ลง
เคล็ดลับ: ตรวจสอบค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเสมอและใช้ข้อมูลจริงเพื่อคาดการณ์การสูญเสีย
แผงโซลาร์เซลล์จะสูญเสียพลังงานในสภาพอากาศร้อน ด้วยการวัดการสูญเสียเหล่านี้ นักออกแบบสามารถเลือกแผงที่ดีที่สุดและวิธีการติดตั้งเพื่อให้มีกำลังมากขึ้น
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ใช้วัสดุที่แตกต่างกันเพื่อผลิตไฟฟ้าจากแสงแดด โมดูลคริสตัลลีนซิลิคอนทำงานได้ดีในสภาวะปกติ โมดูลซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์มีประสิทธิภาพสูงสุดถึง 26.7% โมดูลโพลีคริสตัลไลน์สามารถบรรลุประสิทธิภาพ 24.4% โมดูลฟิล์มบาง เช่น CIGS มีประสิทธิภาพต่ำกว่า แต่พวกมันทำได้ดีกว่าในที่ร้อน โมดูล CIGS จะสูญเสียประสิทธิภาพน้อยลงเมื่อมีความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิอยู่ที่ -0.36%/°C เท่านั้น โมดูลคริสตัลลีนซิลิคอนมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่สูงกว่า ซึ่งหมายความว่าพวกมันจะสูญเสียพลังงานมากขึ้นเมื่อมันร้อน โมดูลฟิล์มบางยังทำงานได้ดีขึ้นเมื่อมีแสงน้อยหรือมีร่มเงาบ้าง
| ประเภทโมดูล | ช่วงประสิทธิภาพ (%) | ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ (%/°C) | ความไวต่ออุณหภูมิและการสูญเสียประสิทธิภาพ สรุป |
|---|---|---|---|
| โมโนคริสตัลไลน์ c-Si | 15 - 20 | -0.446 | ประสิทธิภาพสูงแต่สูญเสียพลังงานมากขึ้นเมื่อร้อนขึ้น |
| โพลีคริสตัลไลน์ c-Si | 13 - 16 | -0.387 | ประสิทธิภาพปานกลางและความไวต่อความร้อนปานกลาง |
| CIGS ฟิล์มบาง | 10 - 14.5 (ทั่วไป) | -0.36 | ประสิทธิภาพต่ำกว่าแต่ได้รับผลกระทบจากความร้อนน้อยกว่า ทำงานได้ดีในที่ร้อนและแสงน้อย |
โมดูลฟิล์มบางทำงานได้ดีในสภาพแสงที่ร้อนและเปลี่ยนแปลง โมดูลคริสตัลลีนซิลิคอนมีประสิทธิภาพสูงสุดที่สูงกว่า แต่จะสูญเสียพลังงานมากขึ้นเมื่อได้รับความร้อน
เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์เริ่มดีขึ้นเรื่อยๆ โมดูล HJT มีประสิทธิภาพสูงสุดถึง 26.56% ในห้องปฏิบัติการ รักษาประสิทธิภาพที่ดีแม้ในขณะที่อากาศร้อน ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิประมาณ -0.25%/°C ดังนั้นพวกเขาจะสูญเสียพลังงานน้อยลงเมื่อได้รับความร้อน โมดูล TOPCon มีประสิทธิภาพสูงและไม่แพงเกินไป ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิอยู่ใกล้ -0.32%/°C โมดูล IBC ใช้การออกแบบหน้าสัมผัสด้านหลัง ซึ่งจะช่วยลดการแรเงาและให้ประสิทธิภาพ 22–24% ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิประมาณ -0.29%/°C โมดูล PERC มีการใช้งานบ่อยแต่สูญเสียประสิทธิภาพด้านความร้อนมากขึ้น
| เทคโนโลยี | ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ (%/°C) | การสูญเสียพลังงานโดยประมาณ (25°C ถึง 65°C) | คุณลักษณะด้านประสิทธิภาพและบริบทการใช้งาน |
|---|---|---|---|
| ฮจต | ประมาณ -0.243% | ประมาณ 9.72% | เสถียรภาพอุณหภูมิที่ดีที่สุด ประสิทธิภาพมากกว่า 24%; การย่อยสลายต่ำ เหมาะสำหรับสถานที่ร้อนและมีแดดจัดและใช้ในอาคาร |
| ท็อปคอน | ประมาณ -0.32% | ประมาณ 12.8% | ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิปานกลาง ขีดจำกัดประสิทธิภาพประมาณ 28.7%; ราคาดี; ทำงานได้ดีในสถานที่อบอุ่น |
| ไอบีซี | ประมาณ -0.29% | ประมาณ 11.6% | ประสิทธิภาพสูง (22-24%); ดูดี; การแรเงาน้อยลง เหมาะสำหรับอาคารหรูหรา |
| ป.ร | ความไวต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้น | การสูญเสียพลังงานสูงกว่าคนอื่นๆ | ใช้มากแต่สูญเสียพลังงานความร้อนมากขึ้น ประสิทธิภาพจะลดลงมากขึ้นที่อุณหภูมิสูง |
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ทำหน้าที่แตกต่างออกไปนอกห้องปฏิบัติการ ในที่ร้อน โมดูลผลึกซิลิคอนจะสูญเสียพลังงาน 8–9% ต่อปีเนื่องจากความร้อน โมดูลฟิล์มบางสูญเสียเพียงประมาณ 5% โมดูล CIGS จะรักษาอัตราส่วนประสิทธิภาพที่ดีขึ้นระหว่าง 10–50°C สิ่งต่างๆ เช่น ฝุ่น ความชื้น และลม ก็เปลี่ยนวิธีการทำงานของโมดูล pv เช่นกัน ฝุ่นและความชื้นอาจทำให้สูญเสียพลังงานได้ถึง 30% วิธีการทำความเย็น เช่น ระบบระบายความร้อน PV แบบไฮบริด ช่วยให้แผงทำงานได้ดีขึ้นในที่ร้อน
| เทคโนโลยีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ | การสูญเสียความร้อนในภูมิอากาศร้อน | อัตราส่วนประสิทธิภาพ / ผลกระทบในภูมิอากาศร้อน |
|---|---|---|
| โมโนคริสตัลไลน์ซิลิคอน (mono-c-Si) | การสูญเสียพลังงาน 8% ต่อปี | อัตราส่วนประสิทธิภาพต่ำกว่า CIGS สูญเสียพลังงานมากขึ้นเมื่อร้อน |
| ซิลิคอนหลายผลึก (multi-c-Si) | การสูญเสียพลังงาน 9% ต่อปี | การสูญเสียที่คล้ายกันกับ mono-c-Si; ความร้อนทำให้ประสิทธิภาพลดลง |
| เทคโนโลยีฟิล์มบาง | การสูญเสียพลังงาน 5% ต่อปี | จัดการกับความร้อนได้ดีกว่า สูญเสียพลังงานน้อยลง |
| ซิลิคอนอสัณฐาน (a-Si) | ไม่มี | ทำงานได้ดีขึ้นในเดือนที่อากาศอบอุ่นเนื่องจากการอบอ่อนด้วยความร้อน |
| คอปเปอร์ อินเดียม แกลเลียม เซเลไนด์ (CIGS) | ไม่มี | อัตราส่วนประสิทธิภาพที่สูงกว่า PV แบบผลึกซิลิคอนที่อุณหภูมิระหว่าง 10–50°C |
ประสิทธิภาพของโมดูล PV ขึ้นอยู่กับประเภท สภาพอากาศ และวิธีการตั้งค่า การเลือกโมดูลแสงอาทิตย์ที่เหมาะสมจะช่วยเพิ่มพลังงานและประหยัดเงิน โดยเฉพาะในสถานที่ที่มีอากาศร้อน
แหล่งที่มาของภาพ: พิกเซล
วัสดุห่อหุ้มทำให้เซลล์แสงอาทิตย์ปลอดภัยจากความร้อนและน้ำ และยังป้องกันการกระแทกและแรงกดทับอีกด้วย ประเภทของสารห่อหุ้มจะเปลี่ยนความสามารถในการจัดการความร้อนของโมดูล นอกจากนี้ยังส่งผลต่อระยะเวลาที่โมดูลจะคงอยู่ด้วย
EVA เติบโตมากกว่าโลหะและซิลิคอนเมื่อได้รับความร้อน สิ่งนี้ทำให้เกิดความเครียดภายในโมดูลระหว่างการทำความร้อนและความเย็น
ความเครียดอาจทำให้ชิ้นส่วนภายในโมดูลร้าวหรือแตกหักได้
การเลือกสารห่อหุ้มที่เหมาะสมจะช่วยลดโอกาสที่จะเกิดความเสียหาย ช่วยให้โมดูลคงความแข็งแกร่ง
การยืดและการหดตัวของสารห่อหุ้มจะส่งผลต่อการที่ชั้นต่างๆ ติดกันมากเพียงใด สิ่งนี้จะเปลี่ยนความแข็งแกร่งของโมดูล
การเพิ่มสิ่งต่างๆ เช่น SiC, BN หรือ ZnO ลงใน EVA ช่วยให้ความร้อนเคลื่อนตัวออกเร็วขึ้น ตัวอย่างเช่น การผสม SiC 30% ทำให้ประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูงถึง 70.02% ประสิทธิภาพไฟฟ้าเพิ่มขึ้นถึง 16.94% เนื่องจากเซลล์คงความเย็น
การไหลของความร้อนที่ดีขึ้นจากสารเติมแต่งเหล่านี้จะทำให้พลังงานเพิ่มขึ้นมากกว่า 7%
เคล็ดลับ: การใช้วัสดุห่อหุ้มที่ดีและสารเติมแต่งพิเศษช่วยให้โมดูล pv คงความเย็นและทำงานได้ดีขึ้นในที่ร้อน
วิธีสร้างสายไฟและทางเดินของโมดูลช่วยควบคุมความร้อนและไฟฟ้า นักวิทยาศาสตร์พบว่าการใช้ฟิล์มกราไฟท์และอะลูมิเนียมในแผ่นด้านหลังจะทำให้โมดูลซิลิกอนแบบผลึกเย็นลง การระบายความร้อนนี้ทำให้การแปลงแรงดันไฟฟ้าและพลังงานดีขึ้น เส้นทางความร้อนที่ดีในเฟรมและแผ่นหลังช่วยถ่ายเทความร้อนออกจากเซลล์ การเพิ่มวัสดุการเปลี่ยนเฟสด้วยโลหะจะทำให้โมดูลเย็นลงมากยิ่งขึ้น อุณหภูมิสามารถลดลงได้ถึง 21.9 K ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าสามารถเพิ่มขึ้นได้ถึง 9% การออกแบบทางเดินนำไฟฟ้าอย่างชาญฉลาดช่วยลดการสูญเสียจากความร้อนและเพิ่มเอาต์พุตของระบบ PV
ความร้อนสูงทำให้โมดูลมีอายุและพังเร็วขึ้น เมื่อเวลาผ่านไป ความร้อน แสงแดด และน้ำทำให้เกิดสนิม รอยแตกร้าว และวัสดุที่อ่อนตัวลง การย่อยสลายที่เกิดจากแสง (LID) และการย่อยสลายที่เกิดจากศักยภาพ (PID) เป็นปัญหาที่พบบ่อย LID เกิดขึ้นเมื่อแสงแดดเปลี่ยนสารเคมีในเซลล์ซิลิคอน ทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานตั้งแต่เนิ่นๆ PID มาจากความแตกต่างของไฟฟ้าแรงสูง ทำให้กระแสไฟรั่วและไฟดับมาก ชั้นห่อหุ้มอาจเปลี่ยนเป็นสีเหลือง แตกร้าว หรือหยุดการเกาะติด ซึ่งจะทำให้แสงผ่านได้น้อยลง แผ่นรองหลังอาจพังจากความร้อนและน้ำได้ จะทำให้ความชื้นเข้าไปและทำให้เกิดการรั่วซึมได้ รอยแตกเล็กๆ และเส้นโลหะที่หลุดออกมายังมีประสิทธิภาพลดลงอีกด้วย การใช้วัสดุที่แข็งแกร่งและการออกแบบที่ดี เช่น โมดูลกระจกและกระจกและแผ่นรองหลังที่ทนต่อรังสียูวี จะช่วยชะลอปัญหาเหล่านี้ลง คำอธิบาย
| กลไก | และผล | กระทบต่อโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์และอัตราการย่อยสลาย |
|---|---|---|
| การย่อยสลายที่อาจเกิดขึ้น (PID) | ไฟฟ้าแรงสูงเคลื่อนไอออนและสร้างเส้นทาง โซเดียมไอออนในแก้วช่วยให้สิ่งนี้เกิดขึ้น | สูญเสียประสิทธิภาพมากถึง 30%; การสูญเสียพลังงาน ~ 2.02% ต่อปี |
| การย่อยสลายที่เกิดจากแสง (LID) | แสงแดดเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันในเซลล์ซิลิคอน | สูญเสียประสิทธิภาพมากถึง 10% ส่วนใหญ่ในปีแรก |
| การห่อหุ้มความชรา | รังสียูวีและความร้อนทำให้เกิดสีเหลือง แตกร้าว และสูญเสียความเหนียว | แสงเข้าน้อยลง ประสิทธิภาพลดลงเมื่อเวลาผ่านไป |
| การเสื่อมสภาพของแผ่นหลัง | ความร้อนและน้ำทำให้เกิดการแตกหักและหลุดลอก | มีความชื้นและสนิมมากขึ้น ความล้มเหลวในช่วงต้น |
| การเสื่อมสลายของเซลล์ | รอยแตกเล็กๆ และเส้นโลหะหลุดออกจากความร้อน | การสูญเสียพลังงานและประสิทธิภาพลดลง |
| การก่อตัวของฮอตสปอต | ปัญหาเซลล์หรือฝุ่นทำให้บางจุดร้อนเกินไป | ความเสียหายและการสูญเสียประสิทธิภาพมากขึ้น |
| ความเครียดทางกล | การยืดและการหดตัวทำให้เกิดรอยแตกร้าว | ข้อต่อประสานและเซลล์แตก |
| ความสกปรก/การสะสมของฝุ่น | ฝุ่นบังแสงและสร้างฮอตสปอต | การสูญเสียพลังงาน 1.27% ต่อ g/m² ของฝุ่น |
หมายเหตุ: ความร้อนสูงทำให้ปัญหาเหล่านี้แย่ลงโดยการเร่งการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและทำให้วัสดุเกิดความเครียด การเลือกใช้วัสดุที่ดีและการออกแบบที่ชาญฉลาดช่วยให้โมดูลมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นในสถานที่ที่ยากลำบาก
อุณหภูมิแวดล้อมและแสงแดดส่งผลต่อการทำงานของแผงโซลาร์เซลล์ เมื่อร้อนกว่า 25°C แผงจะสูญเสียประสิทธิภาพประมาณ 0.3% ถึง 0.5% ในแต่ละระดับ ในสถานที่ที่ร้อนจัด แผงอาจร้อนได้ถึง 60°C สิ่งนี้สามารถทำให้พวกเขาสูญเสียพลังงานได้ 10–15% เมื่อเทียบกับสิ่งที่พวกเขาได้รับการจัดอันดับ สถานที่เย็นและมีแสงแดดจัดสามารถช่วยให้แผงทำงานได้ดีขึ้น โดยช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้ 5–7% แสงแดดที่มากขึ้นหมายถึงพลังงานทั้งหมดที่เพิ่มขึ้น แม้ว่าบางส่วนจะสูญเสียไปจากความร้อนก็ตาม โดยทั่วไปแผงจะร้อนกว่าอากาศประมาณ 20–40°C ดังนั้นสภาพอากาศในท้องถิ่นจึงมีความสำคัญ ลมช่วยให้แผงเย็นลง เพียงลมเพียงเล็กน้อย เช่น 1 เมตร/วินาที ก็สามารถลดอุณหภูมิแผงลงได้ 5–11°C ตารางด้านล่างแสดงให้เห็นว่าสิ่งเหล่านี้เปลี่ยนแปลงการทำงานของแผงโซลาร์เซลล์อย่างไร:
| ปัจจัย/เงื่อนไข | ผลกระทบต่อประสิทธิภาพ PV/ | คำอธิบาย/ตัวอย่าง เอาต์พุต |
|---|---|---|
| อุณหภูมิเพิ่มขึ้น (>25°C) | การสูญเสียประสิทธิภาพ 0.3% ถึง 0.5% ต่อการเพิ่มขึ้น 1°C | อุณหภูมิแผงอาจสูงถึง 60°C ส่งผลให้กำลังขับลดลง 10-15% เมื่อเทียบกับประสิทธิภาพที่กำหนด |
| สภาวะที่หนาวเย็นมาก (0°C) | ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 5-7% สูงกว่าเอาต์พุตที่ได้รับการจัดอันดับ | สภาพอากาศหนาวเย็นที่มีการฉายรังสีสูงจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ |
| การแผ่รังสีแสงอาทิตย์สูง | เพิ่มพลังงานทั้งหมดแม้สูญเสียอุณหภูมิ | วันที่มีแดดจัดจะให้พลังงานมากกว่าวันที่มีเมฆมากและเย็น |
| ความเร็วลม | เอฟเฟกต์ความเย็นช่วยลดอุณหภูมิแผงลง 5-11°C ที่ 1 เมตร/วินาที | การระบายความร้อนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ |
ในพื้นที่เขตร้อน ความชื้นและความร้อนสูงอาจทำให้ประสิทธิภาพลดลงได้ถึง 28.7% การตรวจสอบและทำความสะอาดแผงมักช่วยให้แผงทำงานได้ดี
การไหลเวียนของอากาศเป็นสิ่งสำคัญมากในการทำให้แผงระบายความร้อน เมื่ออากาศเคลื่อนผ่านทั้งสองด้านของแผง ความร้อนจะพาความร้อนออกไปเร็วขึ้น ถ้าแผงถูกยกขึ้นเหนือหลังคา อากาศจะไหลไปข้างใต้และทำให้เย็นลงได้มากขึ้น สีของหลังคาก็มีความสำคัญเช่นกัน หลังคาสีเข้มใต้แผงบางครั้งอาจเย็นกว่าถ้าไม่มีแผง หลังคาที่สว่างหรือเป็นมันเงาอาจทำให้อากาศรอบๆ แผงอุ่นขึ้น หลังคาที่เย็นพร้อมแผงสามารถทำให้พื้นที่เย็นลงในเวลากลางคืน แต่ตัวหลังคาเองอาจจะยังอุ่นขึ้นได้เนื่องจากแผงกั้นความร้อนไม่ให้ออกไป วิธีการวางแผงก็มีความสำคัญเช่นกัน แผงที่ติดหลังคามักจะร้อนกว่าแผงที่ติดบนพื้นประมาณ 5–10°C เนื่องจากมีอากาศไหลเวียนรอบๆ แผงน้อยกว่า
เคล็ดลับ: ยกแผงขึ้นและให้อากาศถ่ายเทข้างใต้ช่วยให้แผงเย็นและทำงานได้ดีขึ้น
ช่วงเวลาของปีและสถานที่ที่คุณอาศัยอยู่จะเปลี่ยนแปลงวิธีการทำงานของแผง ในที่ร้อน แผงจะสูญเสียประสิทธิภาพประมาณ 0.4% ในทุก ๆ องศาที่สูงกว่า 25°C ตำแหน่งที่คุณอยู่บนโลกเปลี่ยนมุมของดวงอาทิตย์และระยะเวลาที่ดวงอาทิตย์ส่องแสง ดังนั้นสถานที่ที่ไกลจากเส้นศูนย์สูตรจึงมีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ตลอดทั้งปี พื้นที่เขตร้อนมีปัญหาเป็นพิเศษจากเมฆและความชื้น ซึ่งบังแสงแดดและอาจทำให้น้ำสะสมบนแผงได้ ฝุ่นในทะเลทรายยังสามารถลดประสิทธิภาพได้หากไม่ได้ทำความสะอาดแผงบ่อยๆ สถานที่ที่เย็นกว่ามักจะได้รับประสิทธิภาพที่ดีกว่า แม้ว่าจะมีแสงแดดน้อยก็ตาม ทุกสถานที่ต้องมีแผนการออกแบบและทำความสะอาดของตัวเองเพื่อให้ได้พลังงานมากที่สุดตลอดทั้งปี
สถานที่ที่ร้อนจำเป็นต้องมีการระบายความร้อนและการทำความสะอาดที่ดี
คูลเลอร์จะสูญเสียประสิทธิภาพจากความร้อนน้อยลง
พื้นที่เขตร้อนต้องรับมือกับความชื้นและเมฆ
พื้นที่ทะเลทรายจำเป็นต้องควบคุมฝุ่น
แผงโซลาร์เซลล์ทำงานได้ดีเพียงใดนั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัยที่เปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ดังนั้นการเลือกการติดตั้งที่เหมาะสมสำหรับสถานที่แต่ละแห่งจึงมีความสำคัญมาก
อัตราผลตอบแทนต่อปีหมายถึงปริมาณไฟฟ้าที่ระบบสุริยะผลิตได้ในหนึ่งปี อากาศร้อนทำให้แผงมีประสิทธิภาพน้อยลง จึงใช้พลังงานน้อยลง หากประสิทธิภาพลดลง 10–15% ในสถานที่ร้อน พลังงานทั้งหมดก็จะลดลงเช่นกัน การลดลงนี้จะเปลี่ยนค่าไฟฟ้าที่ปรับระดับ (LCOE) LCOE คือราคาเฉลี่ยในการผลิตไฟฟ้าหนึ่งหน่วยตลอดอายุการใช้งานของระบบ เมื่อแผงมีประสิทธิภาพน้อยลง แต่ละกิโลวัตต์-ชั่วโมงจะต้องเสียเงินมากขึ้น ในพื้นที่ร้อน ระบบสุริยะมักจะมี LCOE ที่สูงกว่า เนื่องจากแผงทำงานได้แย่ลงและจำเป็นต้องทำความสะอาดหรือระบายความร้อนมากขึ้น
วิธีการออกแบบระบบส่งผลต่อจำนวนเงินที่คุณประหยัดเงิน วิศวกรใช้วัสดุพิเศษและเทคนิคการระบายความร้อนเพื่อให้แผงระบายความร้อน ตัวอย่างเช่น วัสดุเปลี่ยนเฟส (PCM) สามารถทำให้แผงเย็นลงได้ถึง 34°C แผงระบายความร้อนทำงานได้ดีขึ้น คุณจึงได้รับเงินคืนเร็วขึ้น การใช้น้ำร่วมกับ PCM สามารถทำให้แผงมีประสิทธิภาพมากขึ้นถึง 13.7% ฝุ่นสามารถลดประสิทธิภาพลงได้เกือบ 12% การกำจัดฝุ่นช่วยให้พลังงานสูงและทำให้ระบบคุ้มค่ามากขึ้น ตารางด้านล่างแสดงให้เห็นว่าตัวเลือกการออกแบบเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพและต้นทุนอย่างไร:
| ด้านการออกแบบระบบต่อ ประสิทธิภาพ | ผลกระทบ | ผลกระทบทางเศรษฐกิจ |
|---|---|---|
| การบูรณาการ PCM | ทำให้แผงเย็นลง เพิ่มประสิทธิภาพ | คืนทุนเร็วกว่า ลงทุนดีกว่า |
| กลยุทธ์การทำความเย็น (น้ำ + PCM) | ประสิทธิภาพสูง ควบคุมความร้อนได้ดีขึ้น | พลังงานมากขึ้น ผลกำไรที่สูงขึ้น |
| การบรรเทาฝุ่น | ช่วยให้แผงทำงานได้ดี | ให้ผลผลิตสูง เพิ่มมูลค่า |
| การเลือกประเภท PCM | การระบายความร้อนที่ดีที่สุดสำหรับระบบ | เปลี่ยนแปลงต้นทุนและการออกแบบ |
ระบบสุริยะบางระบบสามารถมีประสิทธิภาพถึง 37% แต่มีราคาสูงกว่าและต้องการแสงแดดที่แรง ระบบปรับเอียงคงที่มีราคาถูกกว่าและใช้งานได้ในหลายจุด วิศวกรเลือกระบบที่ดีที่สุดสำหรับแสงแดดและงบประมาณในแต่ละพื้นที่
แผงโซลาร์เซลล์สูญเสียประสิทธิภาพเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากความร้อน ฝุ่น และการเสื่อมสภาพ แผงส่วนใหญ่จะสูญเสียประสิทธิภาพประมาณ 0.5% ทุกปี ในสถานที่ร้อน สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นเร็วขึ้นและต้องเสียเงินมากขึ้นในภายหลัง เมื่อแผงเสื่อมสภาพ ก็จะใช้พลังงานน้อยลงและประหยัดเงินน้อยลง เจ้าของควรวางแผนสำหรับการสูญเสียเหล่านี้เมื่อคิดถึงการคืนทุนและการออม การใช้วัสดุที่แข็งแกร่งและการออกแบบที่ชาญฉลาดช่วยชะลอความเสียหายและปกป้องเงินของคุณ
การออกแบบที่ดีและการดูแลอย่างสม่ำเสมอช่วยให้แผงโซลาร์เซลล์มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นและประหยัดเงิน แม้ในสภาพอากาศที่ยากลำบาก
วิศวกรใช้วิธีต่างๆ ในการรักษาแผงโซลาร์เซลล์ให้เย็น พวกเขาเลือกการระบายความร้อนแบบพาสซีฟ เช่น ปล่อยให้อากาศเคลื่อนที่ไปรอบๆ แผง แผงระบายความร้อนช่วยระบายความร้อนส่วนเกินโดยไม่ต้องใช้พลังงานมากนัก การยกแผงขึ้นและเว้นที่ว่างไว้ข้างใต้ช่วยให้อากาศไหลเวียนและทำให้แผงเย็นลง การเปลี่ยนวิธีที่แผงหันหน้าไปทางดวงอาทิตย์และการเอียงแผงจะช่วยหยุดความร้อนไม่ให้สะสม ยังช่วยให้แผงได้รับแสงแดดมากขึ้น การตั้งค่าบางอย่างใช้วัสดุเปลี่ยนเฟส เช่น พาราฟินเยลลี่ เพื่อดูดซับความร้อนและปล่อยออกมาในภายหลัง วิธีการเหล่านี้ช่วยควบคุมอุณหภูมิและทำให้แผงทำงานได้ดี
การเลือกวัสดุที่เหมาะสมช่วยให้แผงเย็นลง สารเคลือบมันเงาและหลังคาสีอ่อนไม่ดูดซับความร้อนมากนัก แผงที่มีการสะท้อนแสงแถบความถี่ย่อยสูงจะสะท้อนกลับแสงแดดที่ไม่สามารถใช้งานได้ สิ่งนี้ทำให้พวกเขาเย็นลง วัสดุที่มีการแผ่รังสีสูงจะส่งความร้อนออกไปเร็วขึ้น เทคนิคเหล่านี้ช่วยให้แผงใช้งานได้นานขึ้นและทำงานได้ดีขึ้น
การระบายความร้อนเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ การระบายความร้อนแบบพาสซีฟ เช่น วัสดุเปลี่ยนเฟส สามารถทำให้แผงให้พลังงานเพิ่มขึ้นประมาณ 9% การทำความเย็นแบบแอคทีฟใช้น้ำหรืออากาศเพื่อทำให้แผงเย็นลง แต่มีค่าใช้จ่ายสูงกว่าและตั้งค่ายากกว่า ระบบไฮบริดผสมเทอร์โมอิเล็กทริกคูลเลอร์และวัสดุเปลี่ยนเฟสเพื่อผลลัพธ์ที่ดียิ่งขึ้น ไฮบริดคูลเลอร์บางรุ่นสามารถลดอุณหภูมิแผงได้มากกว่า 40°C นอกจากนี้ยังช่วยให้แผงทำงานได้ดีขึ้นถึง 15% แนวคิดเหล่านี้ช่วยให้แผงคงความเย็นในสถานที่ร้อน
การเคลือบอัจฉริยะช่วยให้แผงดูดซับแสงได้มากขึ้นและป้องกันฝุ่น สารเคลือบบางชนิดทำความสะอาดตัวเองและหยุดการสะท้อน วัสดุเปลี่ยนเฟสแบบสองชั้นช่วยรักษาอุณหภูมิแผงให้คงที่โดยการรับความร้อนเข้าและออก การตรวจสอบแบบเรียลไทม์ใช้ปัญญาประดิษฐ์ในการเฝ้าดูและเปลี่ยนวิธีการทำงานของแผงควบคุม เครื่องมือเหล่านี้ช่วยให้แผงสร้างพลังงานได้แม้ในขณะที่สภาพอากาศเปลี่ยนแปลง
| ประเภทโซลูชัน | ประโยชน์ | ตัวอย่างผลกระทบ |
|---|---|---|
| การเคลือบนาโนไฮบริด | ลดการสะท้อนและหยุดฝุ่น | มีการใช้โฟตอนมากขึ้น |
| การตรวจสอบ AI | เปลี่ยนการตั้งค่าเมื่อสภาพอากาศเปลี่ยนแปลง | ได้รับพลังงานมากขึ้น |
| เลเยอร์ PCM | นำเข้าและปล่อยความร้อนเพื่อให้แผงเย็น | ความเสียหายจากความร้อนน้อยลง |
แผงโซลาร์เซลล์บางประเภททำงานได้ดีขึ้นเมื่ออากาศร้อน โมดูล HJT สูญเสียพลังงานน้อยลงและผลิตไฟฟ้าได้มากขึ้นในเขตร้อนและแห้ง เซลล์ CIGS ยังคงทำงานได้ดีแม้ในขณะที่อากาศอบอุ่นมาก โมดูล CdTe สามารถสร้างพลังงานได้มากกว่าโมดูลซิลิคอนถึง 6% ในสภาพอากาศร้อน การเลือกเทคโนโลยีที่ดีที่สุดช่วยให้แผงทำงานได้ดีขึ้นและมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นในที่ร้อน
นักวิทยาศาสตร์กำลังค้นหาวิธีใหม่ๆ ในการช่วยให้แผงโซลาร์เซลล์มีความร้อน พวกเขาใช้วัสดุพิเศษเพื่อทำให้แผงแข็งแรงขึ้นในสภาพอากาศร้อน นักวิทยาศาสตร์บางคนใส่ MOF เล็กๆ ลงในเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสกี้ MOF เหล่านี้ทำให้เซลล์มีรูปร่างที่ยืดหยุ่นและพื้นผิวที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งจะช่วยยับยั้งความเสียหายจากแสงแดดและความร้อน ในเซลล์แสงอาทิตย์ CIGS ชั้น Al2O3 ที่บางมากจะช่วยปกป้องเซลล์ ชั้นนี้มีความหนาเพียง 10 นาโนเมตร ช่วยป้องกันน้ำและหยุดปัญหาไฟฟ้า ด้วยเหตุนี้เซลล์จึงรักษาพลังงานไว้ได้ประมาณ 80% หลังจากอยู่ในที่ร้อนและเปียกเป็นเวลานาน นาโนฟลูอิดและวัสดุนาโนที่ใช้พาราฟินช่วยให้แผงเย็นลง พวกมันจะถ่ายเทความร้อนออกจากแผง นาโนฟลูอิดคาร์บอน-แบล็คและวัสดุเปลี่ยนเฟสที่มีอนุภาคนาโนทำให้อุณหภูมิคงที่ วัสดุใหม่และนาโนเทคโนโลยีเหล่านี้ช่วยให้แผงโซลาร์เซลล์มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นและทำงานได้ดีขึ้นเมื่ออากาศร้อน
การเคลือบอัจฉริยะและปัญญาประดิษฐ์ช่วยให้แผงโซลาร์เซลล์จัดการกับความร้อนได้ ตารางด้านล่างแสดงให้เห็นว่าเครื่องมือเหล่านี้ช่วยได้อย่างไร:
| กลไก | คำอธิบาย | ผลกระทบต่อประสิทธิภาพ PV ภายใต้อุณหภูมิสูง |
|---|---|---|
| การเคลือบนาโนไฮบริด | การสะท้อนต่ำ ใช้แสง UV/IR มากขึ้น และป้องกันฝุ่น | ใช้แสงมากขึ้น สูญเสียพลังงานจากสิ่งสกปรกน้อยลง |
| วัสดุเปลี่ยนเฟส (PCM) | นำเข้าและปล่อยความร้อนออกเพื่อรักษาอุณหภูมิแผงให้คงที่ | ความเสียหายจากความร้อนน้อยกว่า, อายุการใช้งานแผงยาวนานขึ้น |
| ระบบปรับตัวที่ขับเคลื่อนด้วย AI | ใช้การเรียนรู้ของเครื่องเพื่อเปลี่ยนการตั้งค่าและติดตามดวงอาทิตย์ | สร้างพลังได้มากขึ้น แม้ว่าจะร้อนก็ตาม |
การเคลือบอัจฉริยะช่วยให้แผงรับแสงมากขึ้นและรักษาความสะอาด PCM จะเก็บความร้อนส่วนเกินไว้ในระหว่างวันและปล่อยออกมาเมื่อเย็นลง ช่วยให้แผงไม่ร้อนเกินไป ระบบ AI ติดตามสภาพอากาศและเปลี่ยนวิธีการทำงานของแผงควบคุม ช่วยให้แผงสร้างพลังงานได้มากขึ้นแม้ว่าจะร้อนจัดก็ตาม
ระบบไฮบริดและขั้นสูงใช้หลายวิธีในการต่อสู้กับความร้อนและทำงานได้ดีขึ้น ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบไฮบริดจะผสมแผงเซลล์แสงอาทิตย์กับปั๊มความร้อนจากแหล่งกราวด์ พวกเขายังใช้ชิ้นส่วนพิเศษสำหรับแต่ละสภาพอากาศ วิศวกรเลือกขนาดที่เหมาะสมสำหรับตัวสะสม เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และถังเก็บ ซึ่งจะช่วยปรับสมดุลความต้องการความร้อนและไฟฟ้า วัสดุเปลี่ยนเฟสในระบบเหล่านี้จะกักเก็บความร้อนและช่วยให้แผงเย็นลง ช่วยให้แผงไม่ร้อนเกินไป ระบบควบคุมจัดการพลังงานและลดความต้องการไฟฟ้าจากโครงข่าย สิ่งนี้มีประโยชน์ในสถานที่ร้อน ระบบไฮบริดเซลล์แสงอาทิตย์-ความร้อน (PVT) สร้างทั้งไฟฟ้าและความร้อน ระบบเหล่านี้ใช้การระบายความร้อนเพื่อให้แผงทำงานได้ดีแม้ในตอนเที่ยงซึ่งเป็นช่วงที่ร้อนที่สุด ฉนวนขั้นสูง เช่น แอโรเจล และระบบควบคุมอัจฉริยะที่ใช้การเรียนรู้ของเครื่อง ช่วยให้ระบบเหล่านี้ใช้งานได้นานขึ้นและทำงานได้ดีขึ้น ไฮบริดออกแบบให้ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและทำให้พลังงานแสงอาทิตย์เชื่อถือได้มากขึ้นในสถานที่ร้อน
แผงโซลาร์เซลล์จะไม่ทำงานเช่นกันเมื่ออากาศร้อน แผงแต่ละประเภททำปฏิกิริยากับความร้อนในลักษณะของตัวเอง ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบอกเราว่าพลังงานจะสูญเสียไปเท่าใดเมื่อมันร้อน ผู้คนสามารถทำให้แผงทำงานได้ดีขึ้นโดยเลือกวิธีที่ดีในการติดตั้งและใช้วัสดุที่เหมาะสม
เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด ควรขอความช่วยเหลือจากผู้เชี่ยวชาญก่อนการตั้งค่าระบบสุริยะ สิ่งนี้ช่วยให้แน่ใจว่าแผงทำงานได้ดีไม่ว่าคุณจะอาศัยอยู่ที่ไหน
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบอกเราว่าแผงโซลาร์เซลล์สูญเสียพลังงานไปเท่าใดเมื่อได้รับความร้อนสูงกว่า 25°C หากค่าสัมประสิทธิ์ต่ำกว่า แผงจะไม่สูญเสียพลังงานมากนักในสภาพอากาศร้อน
อุณหภูมิสูงทำให้แผงโซลาร์เซลล์มีอายุเร็วขึ้น อาจทำให้เกิดรอยแตกและมีจุดสีเหลืองได้ วัสดุจะสลายตัวเร็วขึ้น ทำให้แผงมีประสิทธิภาพน้อยลงและลดอายุการใช้งานลง
โมดูล HJT และ CIGS ทำงานได้ดีที่สุดในสถานที่ร้อน มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำกว่า ซึ่งหมายความว่าจะสูญเสียพลังงานน้อยลงเมื่ออากาศร้อน แผงเหล่านี้ช่วยรักษาประสิทธิภาพให้สูงขึ้นในบริเวณที่อบอุ่น
ใช่. ระบบระบายความร้อน เช่น วัสดุเปลี่ยนเฟส หรือการระบายความร้อนด้วยน้ำ ช่วยให้แผงเย็นลง ระบบเหล่านี้สามารถทำให้แผงมีประสิทธิภาพมากขึ้นถึง 15% ในสภาพอากาศที่ร้อนจัด
ฝุ่นบังแสงแดดและทำให้บางจุดร้อนขึ้น ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิของแผงสูงขึ้นและทำให้สูญเสียพลังงานมากขึ้น การทำความสะอาดแผงมักจะช่วยให้เย็นและทำงานได้ดีขึ้น
