Международная исследовательская группа протестировала голографическую плёнку на основе призматических концентраторов, представленную российскими учёными в прошлом году, которая, как утверждается, значительно снижает рабочую температуру солнечных модулей, в том числе и гибридных теплофотоэлектрических. Согласно новым данным, плёнка способна снизить рабочую температуру примерно на 3,5 градуса Цельсия.
Учёные Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) в России в марте 2021 году запатентовали новую технологию предотвращения перегрева фотоэлектрических модулей. Использование данной технологии, по заверениям учёных, значительно снижает рабочую температуру фотоэлектрических модулей, в том числе гибридных теплофотоэлектрических (PVT-модулей), и повышает их эффективность даже в пасмурную погоду.
Суть технологии заключается в нанесении на фотоэлектрические модули голографической плёнки, на основе призматических концентраторов, известных как «призмаконы», которые изготавливаются из прозрачного материала, содержащего голографические линзы бесконечно малых размеров.
«Внутренняя структура голографической плёнки выполнена в виде миниатюрных пирамид — призматических концентраторов, способных эффективно улавливать солнечные лучи и за счёт их многократного отражения внутри призм концентрироваться на поверхности солнечного модуля», — рассказала корреспонденту PV Magazine научный сотрудник ЮУрГУ Ирина Кирпичникова.
Голографическая плёнка была покрыта ультратонким слоем из редкоземельных металлов, которые отражают инфракрасное излучение и пропускают видимое излучение.
“Принцип работы голографической плёнки заключается в том, что солнечные лучи попадают на поверхность модуля, при этом часть спектра — инфракрасные лучи — отражается от металлизированного верхнего слоя плёнки, предотвращая перегрев модуля”, – пояснила Кирпичникова. “Видимая часть спектра солнечного излучения попадает на пирамидальную структуру концентраторов, и, многократно преломляясь в них, за счёт внутреннего отражения концентрируется на солнечном элементе независимо от угла падения лучей на солнечный модуль”
Несколько месяцев спустя та же группа исследователей из ЮУрГУ при поддержке своих коллег из Университета Паханг (Малайзия) и Манипальской академии высшего образования (Индия) разработали тепловую модель, чтобы получить больше технических подробностей о плёнке.
1 – инфракрасное излучение,
2 – излучение из видимого спектра,
3 – голографическая плёнка на основе призмаконов,
4 – фотоэлектрический элемент.
Исследовательская группа пояснила, что голографическая плёнка, которую можно просто ламинировать на поверхность панели, работает, отражая инфракрасные лучи за счёт своего металлизированного верхнего слоя, что предотвращает перегрев модуля.
Методика была протестирована при стандартных условиях освещения на монокристаллической панели мощностью 100 Вт, установленной под углом 45 градусов и расположенной в Курган-Тюбе, Таджикистан. Для сравнения также были протестированы характеристики аналогичной эталонной панели, но без голографической плёнки.
Рабочая температура модуля с нанесённой плёнкой варьировалась в диапазоне от 32 до 65 градусов Цельсия, а модуля без плёнки — от 35 до 75 градусов Цельсия.
«Снижение температуры поверхности составило 3,54 градуса Цельсия, — заявили учёные. «Согласно результатам моделирования, даже небольшая разница температур в 3,54 градуса Цельсия значительно повышает производительность выработки электроэнергии в крупных фотоэлектрических системах в жарких и тёплых климатических условиях».
Голографические плёнки представляют собой очень тонкие гибкие пластиковые плёнки, которые можно ламинировать на различные типы материалов. Они могут преломлять пригодные для использования частоты солнечного света и направлять их на солнечные элементы. Их применение в фотольтаике не новость, так как несколько видов голографических плёнок уже были протестированы как на PV, так и на CPV-устройствах. Однако до настоящего времени технология ещё не разработана для коммерческого производства.