การเพิ่มประสิทธิภาพแผงเซลล์แสงอาทิตย์โดยใช้แผ่นเทอร์โมอิเล็กทริกระบายความร้อน

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อทดสอบหากำลังไฟฟ้าที่เหมาะสมสำหรับจ่ายให้กับ แผ่นเทอร์โมอิเล็กทริกสำหรับทำความเย็นเพื่อช่วยระบายความร้อนให้กับแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบซิลิกอนผลึกเดี่ยวขนาด 10 W โดยจะใช้รูปแบบการติดตั้งแผ่นเทอร์โมอิเล็กทริก จำนวน 1, 3, 5, 7 และ 9 แผ่น ต่อขนานกันโดยใช้แหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับแผ่นเทอร์โม อิเล็กทริกมีค่าเท่ากับ 2, 4 และ 6 V และกระแสไฟฟ้ามีค่าเท่ากับ 0.5, 1.0, 1.5 และ 2.0 A โดย ด้านเย็นของแผ่นเทอร์โมอิเล็กทริกจะติดอยู่กับแผ่นอลูมิเนียมด้านหลังแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งจะติดฉนวนกันความร้อนกับแผ่นอลูมิเนียมเพื่อป้องกันความร้อนภายนอก ส่วนด้านร้อนจะติดอยู่กับ แผงระบายความร้อนอลูมิเนียมแบบครีบแช่ตัวอยู่ในน้ำเฉพาะพื้นที่ครีบ จากนั้นทำการทดสอบหาค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะการทำความเย็น (COP) และการทำความเย็นที่ด้านเย็นของแผ่นเทอร์โม อิเล็กทริก (QCool) ขณะที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์ไม่มีแสงตกกระทบ เพื่อหากำลังไฟฟ้าและจำนวนแผ่นเทอร์โมอิเล็กทริกที่ให้ค่า QCool และ COP สูงสุด จากการทดสอบพบว่ารูปแบบการติดตั้ง แผ่นเทอร์โมอิเล็กทริกจำนวน 7 แผ่น สามารถให้ค่า QCool และ COP สูงสุดอยู่ที่ 27.2 W และ 6.81 ตามลำดับ ที่การจ่ายแรงดันไฟฟ้า 2 V และกระแสไฟฟ้า 2 A เมื่อได้ค่ากำลังไฟฟ้าสำหรับจ่ายให้กับแผ่นเทอร์โมอิเล็กทริกที่ดีที่สุดแล้ว จึงนำแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดแผ่นเทอร์โมอิเล็กทริกตามรูปแบบการติดตั้งมาทดสอบกับความเข้มแสง 1,000 W/m2 จากหลอด Halogen tungsten พบว่าแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ไม่ติดแผ่นเทอร์โมอิเล็กทริกจะมีอุณหภูมิเฉลี่ย 96 ๐C ให้กำลังการผลิตไฟฟ้า 5.7 W มีประสิทธิภาพแผงเซลล์แสงอาทิตย์ 7.2% ส่วนแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดแผ่นเทอร์โมอิเล็กทริกจะมีอุณหภูมิเฉลี่ย 90 ๐C ให้กำลังการผลิตไฟฟ้า 6.0 W มีประสิทธิภาพแผงเซลล์แสงอาทิตย์ 7.5% ซึ่งสามารถลดอุณหภูมิลงได้เฉลี่ย 6 ๐C จึงทำให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดแผ่นเทอร์โมอิเล็กทริกมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 4.2% จากการศึกษาสามารถสร้างสมการความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ ด้วยวิธีการวิเคราะห์การถดถอย เพื่อทำนายกำลังไฟฟ้าที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิตได้ ดังสมการ Ppv = a + bIt + cIt2 + dTpv + eItTpv + fIt2Tpv