بررسی تئوری و تجربی تاثیر استفاده از نانوسیالات بر بازده حرارتی و الکتریکی صفحات فتوولتاییک-حرارتی

به تجهیزاتی که انرژی تابشی خورشیدی را به صورت مستقیم به الکتریسیته تبدیل می‏کنند، سلول خورشیدی یا سلول فتوولتاییک گفته می‏شود. بازده تبدیل انرژی پایین اینگونه سلول‏ها باعث تولید انرژی حرارتی بیش از حد در این سلول‏ها و باعث بالا رفتن دمای آن‏ها خواهد شد. یکی از مشکلات اساسی این سلول‏ها، کاهش بازده الکتریکی با افزایش دما می‏باشد. بنابراین سیستم‏های فتوولتاییک-حرارتی با اضافه کردن تجهیزات حرارتی به سلول خورشیدی به عنوان یکی از راه حل‏های رفع مشکل افزایش دمای سلول‏های خورشیدی مطرح شده است. در این پژوهش برای بررسی عملکرد حرارتی و الکتریکی سیستم‏های فتوولتاییک-حرارتی، یک دستگاه فتوولتاییک-حرارتی طراحی و ساخته شده است. دستگاه ساخته شده شامل یک پنل خورشیدی و دومبدل حرارتی که یکی در زیر پنل خورشیدی و یکی درون مخزن ذخیره آب گرم قرار داده شده‏اند، می‏باشد. سیال عامل خنک‏کن به صورت اجباری بین دو مبدل حرارتی مذکور در یک سیکل حلقه بسته در جریان است. مخزن ذخیره آب گرم به صورت مستقیم به آب شهری متصل می‏باشد. در این پژوهش جهت بررسی عملکرد حرارتی و الکتریکی سیستم ساخته شده از آب نانوسیال sio2 استفاده شد. در این پژوهش نانوسیال‏های (dio water/sio2) با درصدهای جرمی نانوذرات % wt 1 و % wt 3 و با قطرهای متفاوت 11-14 نانومتر و 60-70 نانومتر به عنوان نانوسیال مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج آزمایش‏ها با سیال عامل نانوسیال (diowater/sio2) نشان می‏دهد با افزایش درصد جرمی نانوذرات از % wt 1 به % wt 3 درون سیال پایه، عملکرد کلی سیستم فتوولتاییک-حرارتی برای اندازه نانوذرات 11-14 و 60-70 نانومتر به ترتیب به میزان % 36/2 و %20/2 بهبود یافته است. همچنین با استفاده از نانوسیال با درصد جرمی 3 درصد و قطر نانوذرات 11-14 نانومتر نسبت به سیال پایه عملکرد کلی به میزان% 76/7 بهبود یافته است. نتایج ارائه شده نشان دادند که با افزایش قطر متوسط نانوذرات درون سیال پایه، عملکرد کلی سیستم کاهش یافته است.