泰国科学家分析了三种含有纳米颗粒的有机相变材料 (PCM) 混合物，用于冷却光伏组件并提高效率。他们使用有机脂肪酸月桂酸 (LA)，将其与氧化铝 (Al2O3)、氧化铜 (CuO) 和氧化镁 (MgO) 以最佳的 94:6 重量比混合。
研究小组表示：“之所以选择有机 PCM，是因为它的密度低于其他类型，这可能会影响其轻量化特性。与之前研究中使用的其他纳米粒子相比，这项研究显著降低了金属氧化物纳米粒子增强剂的成本。”
该团队根据之前的实验选择了 94:6 的重量比例。他们使用纯度至少为 99% 的 LA、粒径为 44 μm 的 Al2O3、粒径为 125 μm 的 MgO 和粒径为 44 μm 的 CuO 来制备混合物。PCM 被放置在一个 0.128 m² 的丙烯酸容器中，厚度为 3 毫米，并附在 PV 模块的背面。他们测试了四个 20 W 多晶硅模块：三个带有其中一种 PCM 混合物，一个没有 PCM 作为参考。
“将纳米颗粒加入 PCM 并填充容器后，必须保持纳米颗粒分散性和纳米颗粒复合 (nc)-PCM 稳定性，”研究人员表示。“这可以通过在整个冷却阶段每 5 分钟倒置容器一次直至其凝固来实现。在测试过程中，一些 nc-PCM 吸收了来自 PV 模块的热量，从固体变为液体，从而导致其熔化。这可能导致 PCM 内纳米颗粒的分布不均匀。”
研究人员将所有光伏组件以 45 度倾斜角放置在强度为 1,000 W/m² 的人造光下。泰国的环境温度达到 38 摄氏度，而 PCM 在 41 摄氏度至 44 摄氏度的温度下熔化。他们在 2023 年 8 月进行了三次实验，并取平均值进行分析。
科学家表示：“安装在 PCM 容器中的 PV 模块的背面冷却技术分别使 LA：MgO、LA：Al2O3 和 LA：CuO 的平均温度下降了 5.2 C(9.20%)、4.3 C(7.63%)和 2.9 C(5.2%)。”“因此，平均 PV 模块的电气效率提高了 14.11%(LA：MgO)、9.64%(LA：Al2O3)和 8.43%(LA：CuO)。”
结果表明，LA：MgO 的组件功率输出提高了 14.18%，LA：Al2O3 的组件功率输出提高了 9.69%，LA：CuO 的组件功率输出提高了 8.47%。经济分析发现，MgO 是最具成本效益的选择，价格为每公斤 2.19 美元。相比之下，Al2O3 的价格为每公斤 13.10 美元，CuO 的价格为每公斤 31.19 美元。
他们在最近发表于Heliyon 杂志上的一篇论文《利用经济实惠的有机相变材料结合纳米金属氧化物颗粒增强剂实现光伏模块的热管理》中介绍了他们的研究成果。这项研究由泰国孔敬大学和清迈大学的研究人员开展。
