Nhiệt độ tấm quang năng mặt trời bao nhiêu là an toàn?

Các tấm pin mặt trời đang ngày càng trở thành lựa chọn hàng đầu để cung cấp năng lượng cho các hộ gia đình và doanh nghiệp trên khắp thế giới. Nhưng nhiều người tò mò về việc các tấm pin mặt trời nóng đến mức nào?

Câu trả lời ngắn gọn là nhiệt độ của tấm pin mặt trời có thể dao động từ 15 °C (59 °F) và 35 °C (95 °F) trong khoảng thời gian mà chúng được coi là hoạt động hiệu quả nhất.

Tuy nhiên, nhiệt độ tối đa có thể lên tới 85 °C (185 °F) vào một ngày hè nóng bức khiến hiệu suất của bảng điều khiển có thể bắt đầu giảm xuống.

Trong bài viết này, tôi sẽ thảo luận về phạm vi nhiệt độ của các tấm pin mặt trời. Lý do chúng trở nên nóng như vậy và tại sao đây có thể là một vấn đề.

Kinh nghiệm thực hiện dự án

• Bảng điều khiển năng lượng mặt trời hoạt động ở mức cao nhất ở nhiệt độ 25°C (77°F).
• Nhiệt độ bảng điều khiển trên 25°C (77°F) càng cao thì hoạt động càng kém hiệu quả.
• Hệ số nhiệt độ của tấm pin mặt trời xác định mức sản xuất năng lượng giảm cho mỗi 1ºC trên 25ºC.
• Nhiệt độ tấm năng lượng mặt trời tăng lên do sự hấp thụ nhiệt mặt trời.
• Khi pin mặt trời trở nên rất nóng, các electron bên trong tế bào bắt đầu di chuyển xung quanh thay vì bị đẩy ra ngoài mạch điện.
• Chuyển động ngẫu nhiên của các electron dẫn đến giảm điện áp của bảng điều khiển năng lượng mặt trời, làm giảm sản lượng điện.
• Cung cấp không gian giữa các tấm và mái nhà có thể giúp làm mát các tấm.
• Phun nước lên các tấm có thể hoạt động như một chất làm mát.
• Các tấm pin mặt trời màng mỏng hiệu quả hơn ở nhiệt độ cao nhưng chúng chuyển đổi ít năng lượng mặt trời thành điện năng hơn.

Bài viết liên quan: Kích thước tấm pin có ảnh hưởng đến công suất ra không?

Nhiệt độ tấm năng lượng bao nhiêu là hoạt động tốt?

Nhiệt độ tối ưu cho một tấm pin mặt trời là khoảng 25°C (77°F).

Ở nhiệt độ này, bảng điều khiển năng lượng mặt trời hoạt động với hiệu suất cao nhất.

Nhưng vào những ngày nóng hơn, khi nhiệt độ của các tấm pin mặt trời tăng trên 25°C (77°F); hiệu quả của tấm pin mặt trời sẽ giảm do tổn thất nhiệt

Sự mất hiệu suất này được định lượng bằng hệ số nhiệt độ được biểu thị bằng phần trăm.

Nó cho biết lượng điện năng định mức của bảng điều khiển sẽ bị mất đi khi nhiệt độ tăng trên 25°C mỗi độ C.

Ví dụ: nếu một tấm pin mặt trời có hệ số nhiệt độ là -0,45%/ºC , điều này có nghĩa là hiệu suất của nó giảm 0,45% cho mỗi 1ºC trên 25ºC.

Chúng ta có thể tính toán tổn thất điện năng mà nó sẽ phải chịu: 40ºC – 25ºC = 15ºC x -0,45%/ºC = -6,75%

Điều này có nghĩa là ở 40ºC (104ºF), tấm pin mặt trời cụ thể này sẽ tạo ra năng lượng ít hơn 6,75% so với công suất định mức tối đa của nó.

Điều gì làm tấm pin mặt trời nóng lên?

Đây có vẻ là một câu hỏi ngớ ngẩn, nhưng thực tế có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ của tấm pin mặt trời.

Các tấm pin mặt trời nóng lên do tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời, nhưng đó không phải là những gì chúng được thiết kế để làm sao?

Các vấn đề cần làm khi tấm pin nóng lên

Mặt trời giải phóng năng lượng ánh sáng ở nhiều bước sóng khác nhau và các tấm pin mặt trời chỉ hấp thụ năng lượng từ một số bước sóng nhất định.

Phần còn lại của bức xạ được chuyển thành nhiệt và làm tăng nhiệt độ của tấm pin mặt trời.

Các tế bào PV được sản xuất để chỉ xử lý năng lượng ánh sáng chứ không phải nhiệt.

Vì vậy, chúng chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành dòng điện nhưng phần nhiệt còn lại chỉ bị giữ lại trong bảng điều khiển, khiến nó thực sự nóng.

Các bộ phận khác của tấm pin mặt trời cũng hấp thụ nhiệt từ môi trường, chẳng hạn như khung và vỏ kính.

Những vật liệu này hấp thụ bất kỳ nhiệt nào xung quanh chúng, làm cho tấm pin mặt trời nóng lên.

Thông tin liên quan: Tấm pin quang năng lượng mặt trời có thấm nước không?

Tại sao nhiệt độ cao làm giảm công suất điện của tấm pin?

Các tấm pin mặt trời được làm bằng vật liệu bán dẫn và khi nhiệt độ của chúng tăng lên, tính chất điện của những vật liệu này thay đổi.

Khi các photon ánh sáng chiếu vào pin mặt trời, chúng sẽ đánh bật các electron ra khỏi nguyên tử của chúng, tạo ra dòng điện.

Nhưng khi pin mặt trời trở nên rất nóng, các electron này trở nên linh động hơn và bắt đầu di chuyển xung quanh bên trong tế bào thay vì bị đẩy ra ngoài mạch điện để sản xuất điện.

Điều này làm giảm điện áp mà tấm pin mặt trời có thể tạo ra, khiến sản lượng điện giảm.

Nhiệt có thể hoạt động làm hỏng tấm pin mặt trời?

Các nhà sản xuất thiết kế các tấm pin mặt trời để chịu được nhiệt độ lên đến 185°F (85°C) .

Đây là điểm mà hầu hết các thành phần của bảng điều khiển năng lượng mặt trời, chẳng hạn như tế bào quang điện và khung kim loại, bắt đầu hỏng hoặc bị hư hỏng vĩnh viễn.

Nhưng không chắc rằng một tấm pin mặt trời sẽ đạt đến nhiệt độ này trong điều kiện bình thường.

Vì vậy, đừng lo lắng, các tấm pin mặt trời của bạn không có nguy cơ bị chiên.

Làm thế nào để kiểm soát nhiệt độ của hệ mặt trời của bạn?

1. Cung cấp không gian và luồng không khí

Các tấm pin mặt trời có thể hạ nhiệt bằng cách tản nhiệt vào khí quyển thông qua đối lưu.

Để làm được điều này, điều quan trọng là phải để lại một số inch giữa các tấm và mái nhà để nó hoạt động như một khe hở không khí, cho phép luồng không khí bên dưới chúng.

2. Sử dụng nước làm chất làm mát

Vào những ngày nắng nóng, chúng ta đổ mồ hôi để hạ nhiệt và giữ cho cơ thể hoạt động ở nhiệt độ tối ưu.

Khái niệm tương tự áp dụng cho các tấm pin mặt trời.

Nước lạnh tuần hoàn trên tấm pin mặt trời sẽ hấp thụ nhiệt từ các tấm pin và giải phóng nó vào khí quyển, giữ cho chúng mát mẻ.

Nhưng sau khi các tấm pin mặt trời nguội đi, bạn nên làm khô nhẹ các tấm pin bằng cách đóng nhẹ.

Nếu không, những giọt nước có thể phản chiếu ánh sáng mặt trời từ các tấm pin và làm giảm hiệu quả của chúng.

Tin liên quan: Những cải tiến gần đây của tấm quang năng

3. Sử dụng tấm pin mặt trời màng mỏng

Tấm màng mỏng là một cải tiến mới trong công nghệ năng lượng mặt trời.

Chúng được sản xuất với một lớp mỏng nên nhẹ hơn và ít bị tích nhiệt hơn.

Điều này làm cho chúng hoạt động hiệu quả hơn và loại bỏ sự cần thiết của các biện pháp làm mát bổ sung.

Chúng có hệ số nhiệt độ từ -0,20 đến -0,25 , thấp hơn so với các tấm truyền thống khác có hệ số nhiệt độ từ -0,26 đến -0,50.

Nhưng những tấm này kém hiệu quả hơn những tấm tiêu chuẩn.

Nói cách khác, chúng sẽ mất ít năng lượng hơn ở nhiệt độ cao hơn nhưng sẽ chuyển đổi ít năng lượng mặt trời thành điện năng hơn.

Các tấm pin mặt trời chịu nhiệt có đắt hơn không?

Các tấm pin mặt trời có hệ số nhiệt độ thấp sẽ mất ít năng lượng hơn do nhiệt độ tăng, giúp chúng hoạt động hiệu quả hơn.

Điều này sẽ làm cho các đơn vị này đắt hơn vì chúng yêu cầu các quy trình sản xuất và thiết kế bổ sung.

Nhưng nếu bạn sống ở nơi có khí hậu ôn hòa, thì điều này có thể không cần thiết.

Mặt khác, nếu bạn sống ở khu vực có nhiệt độ khắc nghiệt như sa mạc, thì bạn nên cân nhắc đầu tư vào các tấm chịu nhiệt này.

Chi phí bổ sung sẽ được bù đắp theo thời gian với hiệu quả tăng lên và hiệu suất được cải thiện.