La feuille d'aluminium réduit la température des modules photovoltaïques à double vitrage jusqu'à 6 °C

Une équipe de chercheurs, dirigée par des scientifiques de l'Université chinoise de Nanchang, a proposé d'ajouter une feuille d'aluminium (Al) à l'intérieur des modules photovoltaïques afin d'améliorer leur conductivité thermique dans le plan et de les refroidir de l'intérieur. L'équipe a proposé deux méthodes de placement des feuilles d'aluminium, les a fabriquées et les a comparées à un dispositif de référence sans IA.

« Les méthodes de refroidissement passif, telles que le refroidissement par changement de phase et le refroidissement radiatif, dissipent la chaleur de la surface du module photovoltaïque sans tenir compte du transfert de chaleur dans le plan à proximité de la cellule solaire », a expliqué le chercheur. « Dans cet article, nous introduisons une feuille d'aluminium à bonne conductivité thermique dans la structure du module photovoltaïque afin de dissiper la chaleur latéralement tout en améliorant l'uniformité de la température dans le plan du module. »

Le premier modèle structurel plaçait une feuille d'aluminium de 0,5 mm d'épaisseur entre la cellule solaire c-Si et la couche d'acétate de vinyle (EVA) (CAE), tandis que dans le second modèle structurel, elle était placée entre l'EVA et la couche de verre (EAG). Un module de référence a également été créé sans la feuille d'aluminium. La surface de toutes les couches était de 250 mm sur 250 mm, à l'exception de la cellule, qui mesurait de 156 mm sur 156 mm. Un thermocouple était fixé à l'arrière de chaque module.

Les modules photovoltaïques standard, les panneaux EAG et les panneaux photovoltaïques CAE ont été placés simultanément sur un support incliné de 30° vers le sud. « Des expériences en extérieur ont été menées en février 2024 sur le toit du bâtiment des matériaux de la SCU. Les données de température ont été recueillies par des enregistreurs de température à intervalles d'une minute. »

Dans la configuration d'essai nuageuse, les effets de refroidissement maximum et moyen des modules PV EAG par rapport à la référence étaient respectivement de 2,9 °C et 1,9 °C. Les effets de refroidissement correspondants des modules PV CAE étaient respectivement de 2,3 °C et 1,5 °C. Par temps ensoleillé, l'effet de refroidissement maximum était de 4,7 °C et l'effet de refroidissement moyen de 2,4 °C pour les modules PV EAG ; 3,6 °C et 1,5 °C pour les modules CAE.

Pour évaluer l'effet de la feuille d'aluminium sur l'uniformité thermique à l'intérieur du micromodule photovoltaïque, un thermocouple supplémentaire a été ajouté au bord de chaque module. La différence de température maximale était de 20 °C pour le module de référence, de 14,6 °C pour le module EAG et de 14,9 °C pour le module CAE.

Sur la base de ces résultats, l'équipe a réalisé des simulations par éléments finis des modules, qui ont montré des écarts par rapport au dispositif expérimental, mais étaient « généralement cohérents ». L'équipe s'est concentrée sur la structure EAG, beaucoup plus efficace et électriquement sûre, et a simulé un module commercial. Ce dernier utilise des cellules PERC de structure 6 × 10. Ils ont constaté : « Les résultats montrent que la feuille d'aluminium réduit la différence de température à travers le module PV de 6,170 °C et améliore l'uniformité de la température par rapport au module PV de référence. »

Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue Next Energy sous l'article « Réduction de la température des modules photovoltaïques double vitrage simple face en améliorant la conductivité thermique dans le plan ». Cette étude a été menée par des chercheurs de l'Université de Nanchang (Chine) et du fabricant chinois de panneaux photovoltaïques Jiangxi Rainbow PV.