بررسی آزمایشگاهی بهبود عملکرد خنک سازی یک ماژول فتوولتائیک با استفاده از ماده تغییر فاز-نانوذرات اکسید مس

در این مطالعه، تاثیر استفاده از ترکیب یک ماده تغییر فاز دهنده و نانوذرات اکسید مس به عنوان عامل خنک‌ساز بر روی عملکرد یک ماژول فتوولتائیک به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. ماده تغییر فاز که در محفظه پشت ماژول قرار گرفته و از طریق میلی لوله‌های مارپیچی با آب سرد خنک‌سازی شده است. ماده تغییر فاز دهنده به دلیل دریافت مقدار زیادی ازگرمای سطح ماژول و درنتیجه کنترل ظرفیت حرارتی سیستم به افزایش راندمان آن کمک می‌کند. اثر غلظت نانوذرات اکسید مس(5/ 0 تا 4 درصد وزنی) و مقدار ماده تغییر فاز (1/25  تا 2 کیلوگرم) بر پارامترهای مختلف مانند دمای سطح ماژول، افزایش توان بیشینه و بازده خنکسازی ماژول فتوولتائیک مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج نشان داد که استفاده از ماده تغییر فاز دهنده خالص به طور چشمگیری باعث کاهش دمای سطح ماژول ازºc 58/34 بهºc 51/7 شده است. همچنین، داده‌ها نشان داد که افزودن نانوذرات اکسید مس به ماده تغییر فاز دهنده خالص منجر به افزایش بازده خنک‌سازی و توان تولیدی از ماژول شده است. افزایش وزن ماده تغییر فاز دهنده خالص وترکیب آن با اکسید مس 4 %ازkg 1 بهkg 25/2 منجر به کاهش دمای سطح ماژول به ترتیب از 51/7 بهºc 48/1 و از 45 بهºc 42/9 شده است. همچنین، با افزایش غلظت نانوذرات در ماده تغییر فاز دهنده، بازده خنک‌سازی و مقدار توان تولیدی افزایش یافته و بالاترین مقادیر آنها به ترتیب برابر% 22/87 وw 3/46 مربوط به حالت استفاده از kg 2/25 ماده تغییر فاز دهنده و اکسید مس 4 %می‌باشد.

Experimental Investigation of Cooling Performance Enhancement of a Photovoltaic Module Using a Phase Change Material-CuO Nanoparticles

In this work, the effect of using the mixture of a phase change material and CuO nanoparticles as a cooling agent on the performance of a photovoltaic module has been investigated experimentally. The phase change material located in a chamber at the backside of the module is cooled with spiral copper tubes. Phase change material due to absorbing a lot of heat from the surface of the module and control the heat capacitance of the system causes to raising its overall efficiency. The effect of CuO nanoparticles concentration (0.54% wt.) and the weight of phase change material (12.25 kg) on the different parameters such as the surface temperature of the photovoltaic module, increase in maximum power and cooling efficiency have been investigated. Results show that using pure phase change material significantly causes to decrease in the surface temperature of the module from 58.34 ºC to 51.7 ºC. In addition, data depicted that adding CuO nanoparticles to the pure phase change material results in increasing the cooling efficiency and the produced power. Increasing the weight of pure phase change material and the mixture of phase change material 4% CuO from 1 kg to 2.25 kg results in a decrease in the surface temperature of the photovoltaic module from 51.7 ºC to 48.1 ºC and 45 ºC to 42.9 ºC, respectively. In addition, by increasing the nanoparticles in phase change material, cooling efficiency and the produced power are increased and the highest values are 22.87% and 3.46 W attributed to the layout of using 2.25 kg phase change material and 4% CuO.