Sekelompok peneliti dari Tiongkok dan Italia telah menguji pengaruh sudut kemiringan yang berbeda terhadap kegagalan termal modul PV. Mereka menemukan bahwa ketika menggunakan sudut kemiringan di atas 30 derajat, waktu hingga kegagalan meningkat.

Dengan menggunakan panel radiasi seragam dan pengaturan eksperimental berupa panel miring, para ilmuwan melacak kerusakan termal kaca, suhu permukaan, fluks panas yang datang, dan karakteristik kegagalan. Mereka juga mensimulasikan pengaturan tersebut dalam model metode elemen hingga (FEM), mengukur kesalahan rata-rata.

“Modul PV terbuat dari kaca, material rapuh yang dapat pecah atau terlepas dengan cepat saat terkena api. Akibat retakan kaca, material yang mudah terbakar pada panel PV akan langsung menerima radiasi api dan mengakses oksigen, sehingga mempermudah kegagalan sistem PV. Terlebih lagi, begitu kaca pada modul fotovoltaik pecah dan terlepas, komponen fasad fotovoltaik yang terbuka dapat berubah menjadi permukaan yang mudah terbakar,” kata kelompok tersebut. “Meskipun demikian, kinerja panel PV pada sudut kemiringan yang berbeda belum diuji meskipun penggunaannya luas dan relevan.”

Kelompok tersebut menggunakan panel radiasi berbahan bakar propana berukuran 600 mm x 600 mm sebagai sumber panas yang seragam. Di depannya, tim menempatkan perangkat pemasangan PV yang terbuat dari rangka baja galvanis yang mampu menahan suhu hingga 1.200°C. Mereka memasang panel PV silikon monokristalin berukuran 300 mm x 300 mm di dalamnya, termasuk lapisan kaca anil setebal 3,2 mm yang tidak dikeraskan. Secara total, 15 panel diuji, tiga untuk setiap skenario kemiringan 0°, 15°, 30°, 45°, dan 60°.

Analisis menunjukkan bahwa, ketika panel PV terpapar radiasi termal, retakan kaca umumnya dimulai di tepi perbedaan suhu maksimum pada permukaan yang terpapar api. Analisis ini juga menunjukkan bahwa, karena adanya pita yang menyempit di bagian bawah panel PV, retakan cenderung dimulai di sana daripada di tepi panel ketika kemiringannya lebih besar dari 45°.

Selain itu, gelembung gas yang mudah terbakar ditemukan di antara lapisan kaca dan lapisan sel surya, serta di antara pelat belakang dan lapisan sel surya, yang menurut para ilmuwan berpotensi terbakar oleh percikan api atau dalam kebakaran sungguhan.

Selain itu, pengukuran menunjukkan bahwa waktu rata-rata kegagalan pertama panel PV menunjukkan tren peningkatan ketika panel dimiringkan dari 0° hingga 60°. Lebih spesifiknya, waktu rata-rata untuk kegagalan pertama adalah 36 detik, 33 detik, 40 detik, 62 detik, dan 71 detik untuk skenario kemiringan 0°, 15°, 30°, 45°, dan 60°, secara berturut-turut.
“Waktu kegagalan meningkat secara signifikan ketika panel PV dimiringkan lebih jauh melebihi 30°C, yang merupakan sudut kemiringan kritis untuk kegagalan termal panel PV,” kata para akademisi. “Meskipun waktu kegagalan berbeda di setiap kasus, perbedaan suhu kritisnya berdekatan, berkisar antara 61 hingga 84°C, dan sebagian besar keretakan terjadi dalam rentang 8–15 kW/m2.”

Kelompok tersebut kemudian mengembangkan model FEM numerik dari sistem tersebut menggunakan perangkat lunak Abaqus, membatasi simulasi hingga 100 detik karena pecahnya kaca pertama diperkirakan terjadi selama periode ini. Dibandingkan dengan hasil eksperimen, model FEM mencapai kesalahan rata-rata 13,5% untuk distribusi suhu dan kurang dari 15% untuk waktu kegagalan pertama.

“Mengingat kesulitan yang disebabkan oleh gelembung gas etilen vinil asetat (EVA) dan ekspansi tedlar-poliester-tedlar (TPT), kesepakatan ini menunjukkan bahwa model termal dapat memprediksi medan suhu panel PV,” simpul para ilmuwan. “Asumsi kenaikan suhu tiga lapis terbukti cocok untuk kasus dengan kemiringan yang besar.”

Sebagian artikel dikutip dari jaringan tersebut, kontak pelanggaran telah dihapus.