بررسی عددی سیستم ترموفتوولتائیک خورشیدی خنک کاری شده توسط آب خالص

یکی از راه های تبدیل مستقیم انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی بهره بردن از سیستم های ترموفتوولتائیک است. در یک سیستم ترموفتوولتائیک شامل جاذب خورشیدی، تابنده حرارتی و سلول فتوولتائیک، بخشی از فوتون های پرانرژی دریافتی از تابنده حرارتی در سلول فتوولتائیک به جریان الکتریکی تبدیل می شود و بخش دیگر آن نیز صرف افزایش دمای سلول فتوولتائیک و درنتیجه کاهش راندمان سیستم می شود. در پژوهش حاضر یک سیستم ترموفتوولتائیک خورشیدی همراه با خنک کاری توسط آب مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور با حل عددی معادلات موازنه انرژی در تابنده حرارتی و سلول فتوولتائیک و همچنین حل عددی معادلات مومنتوم و انرژی جریان سیال خنک کاری به روش حجم محدود، تاثیر انرژی باند ممنوع سلول فتوولتائیک و نسبت مساحت جاذب خورشیدی به مساحت تابنده حرارتی بر عملکرد سیستم بررسی می شود. نتایج نشان می دهند که افزایش نسبت مساحت سطح جاذب به تابنده باعث افزایش شار حرارت خورشیدی، دمای تابنده و سلول فتوولتائیک، و در نهایت افزایش توان خروجی سیستم می شود، اما راندمان پس از رسیدن به مقدار نهایی خود، به دلیل افزایش تلفات تشعشعی با کاهش اندک روبرو می شود. همچنین نتایج نشان می دهند که انرژی باند ممنوع نقش مهمی در عملکرد سیستم دارد و با افزایش آن، توان خروجی، راندمان و دمای سلول فتوولتائیک بعد از رسیدن به مقدار بیشینه، دچار کاهش می شوند. به علاوه در سلول با انرژی باند ممنوع کوچک تر، تاثیر افزایش دما بر کاهش راندمان، نسبت به سلول با انرژی باند ممنوع بزرگ تر بیشتر است.

کلیدواژه ها:

کلمات کلیدی: ترموفتوولتائیک ، سلول فتوولتائیک ، خنک کاری ، روش حجم محدود ، انرژی باند ممنوع