توسط : پژوهشگران پنل خورشیدی نیمهشفاف با متمرکزکنندههای نوری تقویتشده، برای کاربردهای اگریولتائیک طراحی کردهاند.
پژوهشگران دانشگاه «خائن» در اسپانیا نمونهای از ماژولهای نیمهشفاف مبتنی بر سلولهای سیلیکونی کریستالی ساختهاند که در بخش پشتی خود از متمرکزکنندههای ترکیبی پارابولیکی متقاطع (CCPC) بهره میبرد. هدف از توسعه این ماژول، ایجاد توازنی میان بازده بالا، عبور مناسب نور و حداقل سایهاندازی بر زمینهای کشاورزی در سامانههای اگریولتائیک است.
«آلوارو والرا-الباسِتِه»، نویسنده مسئول این پژوهش، میگوید: «در این پژوهش نخستین ماژول نیمهشفاف ارائه شده که از تابش بازتابشده و هدایتشده توسط متمرکزکنندههای نوری پشتی، برای افزایش جذب نور استفاده میکند؛ منبع نوری که در سامانههای اگریولتائیک و PVهای یکپارچه با ساختمان کمتر مورد توجه قرار گرفته است.»
به گفته وی، نمونه اولیه با نام RearCPVbif قادر است نور آلبدو را به پشت سلولهای دوطرفه هدایت و متمرکز کند؛ فرایندی که بدون کاهش شفافیت، به افزایش محسوس توان خروجی منجر میشود.
والرا-آلباسِته افزود: «انگیزه اصلی ما، افزایش قابلیت استفاده از انرژی خورشیدی در شرایطی بود که دسترسی به زمین محدود است.» او تأکید کرد که در بسیاری از سامانههای اگریولتائیک، افزایش تولید برق معمولاً بهدلیل سایهاندازی ماژولهای خورشیدی روی محصولات، به کاهش شدت و کیفیت نوری که به محصولات میرسد، منجر میشود.
پژوهشگران یک نمونه اولیه از ماژول خورشیدی نیمهشفاف را توسعه دادهاند و برای بررسی رفتار آن، یک چارچوب مدلسازی اختصاصی طراحی کردهاند. در این سامانه، اجزای اپتیکیِ با تمرکز پایین نور در بخش پشتی ماژول قرار گرفته و به سلولهای خورشیدی سیلیکونی کوچک که با فاصله مشخص آرایش یافتهاند، متصل میشوند.
در این طراحی، «ضریب شفافیت» (TRF) برابر با ۶۰ درصد تعیین شده است؛ رقمی که بهگفته تیم تحقیقاتی، با نیاز نوری اغلب محصولات گلخانهای همخوانی دارد.
برای شبیهسازی عملکرد سلولهای دوطرفه موردنیاز این ماژول، پژوهشگران از دو سلول سیلیکونی یکطرفه استفاده کردند که از نظر الکتریکی بهطور کامل مستقل بودند. این سلولها در قالب آرایهای ۳×۳ چیده شده و روی یک زیرلایه شفاف پلیمتیلمتاکریلات (PMMA) با ضخامت ۸ میلیمتر نصب شدند. در نهایت، ضخامت کلی ماژول به ۴۲.۸ میلیمتر و وزن آن به ۰.۴۷۶۷ کیلوگرم رسید که معادل ۳۴.۱۵ کیلوگرم بر مترمربع است.
آزمایشهای مرتبط با عملکرد نوری، شامل افزایش توان خروجی CCPC، کیفیت نور عبوری، میانگین عبوردهی مؤثر نور برای فتوسنتز (APT)، میانگین عبوردهی نور مرئی (AVT) و رفتار حرارتی، نشان داد که این سامانه عملکرد دوطرفه دارد؛ بهطوریکه «سطح پشتی بیش از دو برابر سطح جلویی توان تولید میکند و در مقایسه با نمونههای مرجع یکطرفه و دوطرفه، افزایش قابلتوجهی در توان خروجی نشان میدهد.»
به گفته پژوهشگران، سامانه همچنین «انتقال مناسب نور پراکنده» را فراهم میکند و عبوردهی نور مرئی آن به حدود ۶۰ درصد میرسد. عملکرد حرارتی نیز پایدار بوده است، بهطوریکه «دمای پیشبینیشده سلولها کمتر از ۷۰ درجه سانتیگراد باقی میماند» و ظرفیت عایقبندی آن «قابلمقایسه با پنجرههای دوجداره» گزارش شد.
پژوهشگران افزودند که نتایج تجربی و محاسباتی در زمینه «انتقال نور و یکنواختی» تطابق خوبی دارند، اما در بخش ناهمگنی نور تفاوتهایی مشاهده شده که نیاز به اصلاح مدل و انجام آزمونهای میدانی را برجسته میکند.
جزئیات کامل این پژوهش در مجله Results in Engineering منتشر شده است.
چگونه پنلهای خورشیدی به کشاورزی کمک میکنند؟ ۱۵ مزیت شگفتانگیز اگریولتائیک برای کشاورزان
