Төмен концентрациялы фотоэлектрлiк кун батареялары yшiн белсендi салкындату жyйесiн модельдеу

ТӨМЕН КОНЦЕНТРАЦИЯЛЫ ФОТОЭЛЕКТРЛІК КҮН БАТАРЕЯЛАРЫ ҮШІН БЕЛСЕНДІ САЛҚЫНДАТУ ЖҮЙЕСІН МОДЕЛЬДЕУ

Саят Орынбасар, Айнұр Қаппарова, Аяла Шәріпбай, Диана Жасталапова, Маржан Куссейн

Физика-техникалық факультеті, Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті, 71 Әл-Фараби, Алматы, Қазақстан

Электрондық пошта: Диана Жасталапова zhastalapova_diana2@kaznu.edu.kz

Реферат. Концентрлі оптиканы қолданудың негізгі мәселелерінің бірі салқындату жүйесінің қажеттілігі болып табылады, себебі күн батареясына түсетін күн сәулесінің энергиясының жоғарылауына байланысты температура да жоғарылайды. П-тәрізді LCPV жүйесіне арналған салқындату жүйесі жобаланған және оның жұмысы COMSOL Multiphysics платформасында имитацияланған. Салқындату жүйесіндегі түтіктердің саны әртүрлі радиаторлардың бетіндегі температураның біркелкілігі мен салқындату уақыты зерттелді, нәтижесінде 5 құбырлы радиатордың бетіндегі ең төменгі нүкте мен ең жоғары температура нүктесінің айырмашылығы 0,07 ℃, және 40 ℃-ден 22 ℃. Бір күн батареясын салқындату үшін небәрі 10 секунд қажет екені анықталды.

Түйінді сөздер: суды салқындату жүйесі, салқындату уақыты, LCPV, концентрация коэффициенті, радиатор

1. Кіріспе

Электр энергиясының дәстүрлі көздері қоршаған ортаға үлкен кері әсерін тигізеді және мәселені шешу үшін күн энергиясы сияқты жаңартылатын энергия көздері экологиялық таза шешім болып табылады [1].  Дегенмен, соңғы жылдары күн технологиясы шығындарының тез төмендеуіне қарамастан, күн энергиясын өндіруге жұмсалатын жалпы шығындар жоғары болып қалуда [2]. ПВ панельдерінің тиімділігі де төмен деп саналады және олардың жұмысына әсер ететін кейбір факторлар бар.

Біріншіден, күн сәулесінің жоғарылауы ПВ панелінен шығатын электр қуатының ұлғаюына әкеледі, өйткені күн сәулесі мен ПВ панелінің тогы сызықтық қатынасқа ие [3]. Күн сәулесінің түсуін арттыру үшін күн батареяларының беті, айналар, линзалар және басқа да концентрлі элементтер сияқты концентрлі оптика қолданылады [4]. Концентрлі оптиканы пайдалану күн сәулесін кішкене бетке жинау арқылы күн радиациясын арттырады. Күн радиациясының жоғарылауы CPV жүйесінің электр тиімділігін арттырады. Сонымен қатар, концентрацияланған PV панельдері фотоэлектрлік панельдермен салыстырғанда аз аумақты пайдаланады [5]. Концентрация деңгейі бойынша CPV жүйелерін төмен, орташа, жоғары концентрациялы фотоэлектриктер деп бөлуге болады [6]. Төмен концентрациялы фотоэлектриктер ең арзан CPV жүйесі болып табылады және оның конструкциялары әртүрлі [7]. Қағаз [8] 54% жылу тиімділігімен 28% электр тиімділігіне қол жеткізе алады, бұл жүйенің жалпы тиімділігі нүктелік фокустық Френель линзасы үшін 80% -дан жоғары болуы мүмкін екенін көрсетеді. жоғары концентрациялы фотоэлектрлік жүйе. Т ішіндеол жұмыс істейді [9] поликристалды кремний Френель негізіндегі төмен концентрациялы фотоэлектрлік жүйенің өндірілетін электр энергиясын 27% -ға арттыра алатындығын дәлелдеді.

Екіншіден, концентрлі оптика түсетін күн сәулесінің қарқындылығын арттырса да, Күннің жоғары сәулеленуі күн батареясының температурасының көтерілуіне әкеледі [10]. Күн батареясы сәулеленудің шамамен 20%-дан азын электр энергиясына, ал қалғаны жылуға айналдырады. Күн батареясының температурасы ПВ жүйесінің жұмысына үлкен әсер етеді, себебі ол жүйенің тиімділігі мен энергия шығысына үлкен әсер етеді. Ұяшық температурасының жоғарылауы ашық тізбектегі кернеудің төмендеуіне әкеледі және олардың сызықтық байланысы бар [11]. Сонымен қатар, күн батареясының температурасының жоғарылауы оның қызмет ету мерзіміне әсер етіп, өнімділігін төмендетуі мүмкін [12, 13]. CPV жасушалары ұзақ мерзімді жоғары температурада деградацияны көрсетеді [14]. Сондықтан, еңсеру үшін жасуша температурасының әсері және күн батареясын қалыпты температурада ұстау үшін салқындату жүйесін жасау керек [15].