El papel de aluminio reduce la temperatura de los módulos fotovoltaicos de doble vidrio hasta en 6 °C

Un equipo de investigadores, liderado por científicos de la Universidad de Nanchang (China), propuso añadir láminas de aluminio (Al) al interior de módulos fotovoltaicos para mejorar su conductividad térmica en el plano y refrigerarlos desde el interior. El equipo propuso dos métodos para colocar las láminas de aluminio, las fabricó y las comparó con un dispositivo de referencia sin IA.

«Los métodos de enfriamiento pasivo, como el enfriamiento por cambio de fase y el enfriamiento radiativo, disipan el calor de la superficie del módulo fotovoltaico sin considerar la transferencia de calor en el plano cercano a la célula solar», afirmó el investigador. «En este artículo, introducimos una lámina de aluminio con buena conductividad térmica en la estructura del módulo fotovoltaico para disipar el calor lateralmente y, al mismo tiempo, mejorar la uniformidad de la temperatura en el plano del módulo».

El primer modelo estructural colocó una lámina de aluminio de 0,5 mm de espesor entre la celda solar de silicio cristalino y la capa de acetato de vinilo (EVA) (CAE), mientras que en el segundo modelo estructural se colocó entre el EVA y la capa de vidrio (EAG). También se creó un módulo de referencia sin la capa de lámina de aluminio. El área de todas las capas fue de 250 mm² a 250 mm², excepto la celda, que midió de 156 mm² a 156 mm². Se conectó un termopar a la parte posterior de cada módulo.

Los módulos fotovoltaicos estándar, los paneles fotovoltaicos EAG y CAE se colocaron simultáneamente en un soporte inclinado 30° hacia el sur. «Se realizaron experimentos al aire libre en febrero de 2024 en la azotea del Edificio de Materiales de la SCU. Los datos de temperatura se registraron con registradores de temperatura a intervalos de un minuto».

En la configuración de prueba con cielo nublado, los efectos de enfriamiento máximo y promedio de los módulos fotovoltaicos EAG, comparados con la referencia, fueron de 2,9 °C y 1,9 °C, respectivamente. Los efectos de enfriamiento correspondientes de los módulos fotovoltaicos CAE fueron de 2,3 °C y 1,5 °C, respectivamente. En días soleados, el efecto de enfriamiento máximo fue de 4,7 °C y el efecto de enfriamiento promedio fue de 2,4 °C para los módulos fotovoltaicos EAG, y de 3,6 °C y 1,5 °C para los CAE.

Para evaluar el efecto del papel de aluminio en la uniformidad térmica dentro de la superficie del micromódulo fotovoltaico, se añadió un termopar adicional en el borde de cada módulo. La diferencia máxima de temperatura fue de 20 °C en el módulo de referencia, 14,6 °C en el EAG y 14,9 °C en el CAE.

Con base en estos resultados, el equipo realizó simulaciones de elementos finitos de los módulos, que mostraron desviaciones respecto a la configuración experimental, pero fueron generalmente consistentes. El equipo se centró en la estructura EAG, mucho más efectiva y eléctricamente segura, y simuló un módulo comercial. Este utiliza celdas PERC con una estructura de 6 × 10. Descubrieron que: «Los resultados muestran que la lámina de aluminio reduce la diferencia de temperatura a lo largo del módulo fotovoltaico en 6,170 grados Celsius y mejora la uniformidad de la temperatura en comparación con el módulo fotovoltaico de referencia».

Los resultados del estudio se publicaron en la revista Next Energy en el artículo «Reducción de la temperatura de módulos fotovoltaicos de doble vidrio de una sola cara mediante la mejora de la conductividad térmica en el plano». Investigadores de la Universidad de Nanchang (China) y el fabricante chino de paneles fotovoltaicos Jiangxi Rainbow PV llevaron a cabo el estudio.