알루미늄 호일은 이중 유리 PV 모듈의 온도를 최대 6°C까지 낮춥니다.

중국 난창 대학의 과학자들이 이끄는 연구진은 태양광 모듈 내부에 알루미늄(Al) 호일을 추가하여 평면 내 열 전도도를 개선하고 내부에서 냉각하는 것을 제안했습니다. 이 팀은 알루미늄 호일을 배치하는 두 가지 방법을 제안하고, 이를 제작한 다음 AI가 없는 기준 장치와 비교했습니다.

"상변화 냉각 및 복사 냉각과 같은 수동 냉각 방법은 태양 전지 근처의 평면 내 열 전달을 거의 고려하지 않고 PV 모듈 표면에서 열을 소산합니다."라고 학자는 말했습니다. "이 논문에서 우리는 PV 모듈 구조에 열 전도도가 좋은 알루미늄 호일을 도입하여 PV 모듈의 평면 내 온도 균일성을 개선하는 동시에 측면 방향에서 열을 소산합니다."

첫 번째 구조 모델은 c-Si 태양 전지와 비닐 아세테이트(EVA) 층(CAE) 사이에 0.5mm 두께의 Al 호일을 배치한 반면, 두 번째 구조 모델은 EVA와 유리 층(EAG) 사이에 배치했습니다. 알루미늄 호일 층 없이 참조 모듈도 만들었습니다. 모든 층의 면적은 250mm~250mm였고, 셀은 156mm~156mm였습니다. 각 모듈의 뒷면에 열전대를 부착했습니다.

표준 PV 모듈, EAG 및 CAE PV 패널을 남쪽으로 30° 기울어진 스탠드에 동시에 배치했습니다. "실외 실험은 2024년 2월 SCU의 Materials Building 옥상에서 수행되었습니다. 온도 데이터는 온도 로거를 통해 1분 간격으로 수집되었습니다."

구름 테스트 설정에서 EAG PV 모듈의 최대 및 평균 냉각 효과는 기준과 비교하여 각각 2.9°C와 1.9°C였습니다. CAE PV 모듈의 해당 냉각 효과는 각각 2.3°C와 1.5°C였습니다. 화창한 날에는 EAG PV의 최대 냉각 효과는 4.7°C이고 평균 냉각 효과는 2.4°C였습니다. CAE의 경우 3.6°C와 1.5°C였습니다.

PV 마이크로 모듈 표면의 열 균일성에 대한 알루미늄 호일의 효과를 평가하기 위해 각 모듈의 가장자리에 추가 열전대를 추가했습니다. 최대 온도 차이는 기준 모듈에서 20°C, EAG에서 14.6°C, CAE에서 14.9°C였습니다.

이러한 결과를 바탕으로 팀은 모듈의 유한 요소 시뮬레이션을 수행했는데, 실험 설정과는 차이가 있었지만 "일반적으로 일관적"이었습니다. 팀은 훨씬 더 효과적이고 전기적으로 안전한 EAG 구조에 초점을 맞추었고, 상용 모듈을 시뮬레이션했습니다. 6 × 10 구조의 PERC 셀을 사용합니다. 그들은 "결과에 따르면 Al 호일은 PV 모듈 전체의 온도 차이를 6.170도 셀시우스만큼 줄이고 기준 PV 모듈과 비교하여 온도 균일성을 개선합니다."라고 밝혔습니다.

연구 결과는 저널 Next Energy에 "평면 내 열 전도도 개선을 통한 단면 이중 유리 태양광 모듈의 온도 감소"라는 기사로 게재되었습니다. 중국 난창 대학과 중국 PV 제조업체인 장시 레인보우 PV의 연구원들이 연구를 수행했습니다.