Các nhà nghiên cứu từ Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất (UAE) phát triển một kỹ thuật mới làm mát tấm pin mặt trời hai mặt, dựa trên bộ làm mát phun sương đặt giữa hai mặt của tấm pin. Họ thử nghiệm nó trong điều kiện khí hậu cực nóng của UAE và đạt được một số kết quả đáng kể.
Điểm mới của nghiên cứu nằm ở việc phát triển loại tấm pin mặt trời mới gọi là tấm pin mặt trời hai mặt dạng sandwich (sbPV). Không giống như tấm pin mặt trời truyền thống bị mất hiệu suất trong điều kiện cực nóng, thiết kế làm mát bằng phun sương duy trì nhiệt độ mát hơn, giúp tăng đáng kể hiệu suất và sản lượng điện năng.
Để tạo thành sbPV, nhóm nghiên cứu lấy hai tấm pin đơn tinh thể 60 W một mặt, lắp đặt chúng theo kiểu lưng tựa lưng. Ở giữa, hệ thống phun sương được điều chỉnh để phù hợp với việc lắp đặt: 16 vòi phun sương lắp phía sau tấm pin mặt trước, 16 vòi phun sương lắp phía sau tấm pin mặt sau. Ống PVC dẫn nước từ bể chứa nước bằng máy bơm nước, với khay thu gom dùng để thu gom nước đã qua sử dụng. Áp suất làm việc là 0,7 MPa với lưu lượng tối đa là 8 l/phút.
Sau đó, hệ thống được lắp trên mái của Đại học Sharjah ở UAE, ở góc nghiêng cố định và độ cao 30 cm so với bề mặt. Một lớp sơn trắng phủ lên bề mặt dưới để tăng mức độ phản xạ. Hệ thống tấm pin một mặt tham chiếu, cũng có công suất 60 W, được lắp trên cùng mái nhà. Sau đó, các hệ thống được thử nghiệm trong ba tình huống: những ngày nắng không có bộ làm mát phun sương; những ngày nắng có bộ làm mát phun sương; và những ngày nhiều mây có bộ làm mát phun sương.
Một trong những kết quả đáng chú ý nhất là sự gia tăng đáng kể về sản lượng điện. Trong điều kiện cực kỳ nóng đặc trưng của khí hậu UAE, các tấm pin hai mặt sbPV với hệ thống làm mát phun sương tạo ra nhiều hơn tới 37% điện vào những ngày nắng và nhiều hơn tới 46% vào những ngày nhiều mây so với các tấm pin mặt trời một mặt thông thường. Ngoài ra, nhiệt độ của tấm pin giảm đáng kể, lên tới 34% ở mặt trước, góp phần đáng kể vào hiệu suất được cải thiện này.
Theo nhóm nghiên cứu, hệ thống mới này chứng minh sản lượng điện năng hằng năm cao hơn 45,34 kWh/m2 so với hệ thống một mặt, tương ứng với mức tăng kinh tế hằng năm là 5,48 đô la/m2. Cụ thể, sản lượng dự kiến của tấm pin sbPV trong một năm được tính toán là 167,38 kWh/m2, so với 122,04 kWh/m2 của tấm pin tham chiếu.
Hệ thống này được trình bày trong bài báo “Tối đa hóa hiệu suất quang điện mặt trời với các tấm pin hai mặt làm mát bằng phun sương trong điều kiện khí hậu cực nóng”, được công bố trên tạp chí Energy Conversion and Management. Các nhà nghiên cứu từ Đại học Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất của UAE và Đại học Sharjah tham gia vào nghiên cứu.
