شعیب خانمحمدی

سلول های خورشیدی از مواد نیمه هادی ساخته می شوند که مستقیما تابش خورشید در طول موج های کوتاه را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. چون همه امواج جذب شده دارای انرژی کافی برای تبدیل شدن به الکتریسیته نیستند، گرما در سلول ها تولید می-شود و دمای آن ها را افزایش می دهد. بر اساس معادله دیود که رفتار یک صفحه فتوولتائیک ساده را بیان می کند، افزایش دمای سلول، ولتاژ را کاهش می دهد و بنابراین خروجی الکتریکی سیستم کاهش می یابد. عملکرد یک صفحه فتوولتائیک با سلول های سیلیکونی به ازای هر درجه افزایش دما، 4/0 درصد کاهش می یابد. یعنی اگر راندمان اسمی یک صفحه فتوولتائیک در دمای 20 درجه سانتی گراد برابر با 1/17 درصد در نظر گرفته شود، در صورتی که دمای آن به 60 درجه سانتی گراد برسد، راندمان پنل به 7/13 درصد کاهش می یابد. با دفع حرارت از پنل ها می توان از این تاثیر نامطلوب جلوگیری کرد. برای این منظور، با حرکت دادن یک سیال بر روی پنل ها یا از زیر آن ها می توان توسط انتقال حرارت جابجایی بخش زیادی از این حرارت را از پنل جذب کرده و باعث پایین آمدن دمای سطح پنل فتوولتائیک و افزایش راندمان الکتریکی آن شد. همچنین، می توان از سیالی که دمای آن در اثر جذب حرارت پنل افزایش یافته است جهت مصارف مختلف از جمله تهویه مطبوع و خشک کن خورشیدی استفاده کرد. تمامی این فرآیندها را می توان در یک مجموعه جای داد که این مجموعه را سیستم فتوولتائیک/حرارتی خورشیدی می نامند. سیستم های فتوولتائیک/حرارتی با توجه به سیال عاملی که در آن ها استفاده می شود به انواع مختلفی دسته بندی می شوند. سیال مورد استفاده در فرآیند خنک کاری با توجه به موقعیت، امکانات و نیاز مصرف کننده تعیین می گردد که می تواند آب یا هوا باشد. استفاده از هر کدام از این سیال ها (آب یا هوا) در سیستم مزایا و معایبی دارد. آب در مقایسه با هوا دارای ظرفیت گرمایی و هدایت گرمایی بالاتری است و در نتیجه، نرخ انتقال حرارت در واحد سطح و راندمان سیستم های فتوولتائیک/حرارتی با سیال کاری آب بیش تر از سیستم با سیال کاری هوا می باشد. از طرف دیگر، مایع چگالی بالایی نسبت به هوا دارد و بنابراین دبی کم تری از سیال برای استحصال میزان یکسان حرارت از سلول ها نیاز است. در مقابل، در سیستم های فتوولتائیک/حرارتی با سیال کاری هوا امکان یخ زدگی و جوشش در سیال که سبب توقف کارکرد می شود