กลุ่มนักวิจัยจากจีนและอิตาลีได้ทดสอบอิทธิพลของมุมเอียงที่แตกต่างกันต่อความเสียหายจากความร้อนของแผงโซลาร์เซลล์ พวกเขาพบว่าเมื่อใช้มุมเอียงเกิน 30 องศา ระยะเวลาก่อนที่แผงจะเสียหายจะเพิ่มขึ้น

นักวิทยาศาสตร์ใช้แผงแผ่รังสีความร้อนแบบสม่ำเสมอและชุดทดลองแผงเอียงเพื่อติดตามการแตกร้าวจากความร้อนของกระจก อุณหภูมิพื้นผิว ปริมาณความร้อนที่ตกกระทบ และลักษณะการแตกหัก นอกจากนี้ พวกเขายังจำลองการตั้งค่าในแบบจำลองวิธีองค์ประกอบจำกัด (FEM) และวัดค่าความคลาดเคลื่อนเฉลี่ยด้วย

“แผงโซลาร์เซลล์ประกอบด้วยกระจก ซึ่งเป็นวัสดุที่เปราะบางและอาจแตกหรือหลุดร่วงได้ง่ายเมื่อสัมผัสกับไฟ ผลที่ตามมาคือ เมื่อกระจกแตก วัสดุที่ติดไฟได้ของแผงโซลาร์เซลล์จะได้รับรังสีจากไฟโดยตรงและเข้าถึงออกซิเจน ทำให้ระบบโซลาร์เซลล์เสียหายได้ง่าย ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อกระจกในแผงโซลาร์เซลล์แตกและหลุดร่วง ส่วนประกอบที่เปิดโล่งของแผงโซลาร์เซลล์อาจกลายเป็นพื้นผิวที่ติดไฟได้ขนาดใหญ่” กลุ่มดังกล่าวกล่าว “อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ที่มุมเอียงต่างๆ ยังไม่ได้รับการทดสอบ แม้ว่าจะมีการใช้งานอย่างแพร่หลายและมีความสำคัญก็ตาม”

กลุ่มวิจัยใช้แผงโซลาร์เซลล์แบบใช้แก๊สโพรเพนขนาด 600 มม. x 600 มม. เป็นแหล่งความร้อนสม่ำเสมอ จากนั้นติดตั้งโครงเหล็กชุบสังกะสีที่ทนอุณหภูมิได้ถึง 1,200 องศาเซลเซียสไว้ด้านใน และติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ชนิดโมโนคริสตัลไลน์ซิลิคอนขนาด 300 มม. x 300 มม. โดยมีกระจกใสหนา 3.2 มม. คั่นอยู่ตรงกลาง ทำการทดสอบทั้งหมด 15 แผง แบ่งเป็น 3 แผงสำหรับแต่ละมุมเอียง ได้แก่ 0°, 15°, 30°, 45° และ 60°

จากการวิเคราะห์พบว่า เมื่อแผงโซลาร์เซลล์สัมผัสกับรังสีความร้อน รอยแตกของกระจกมักจะเริ่มเกิดขึ้นที่ขอบที่มีความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุดบนพื้นผิวที่สัมผัสกับไฟ นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่า เนื่องจากการมีอยู่ของแถบที่บรรจบกันที่ด้านล่างของแผงโซลาร์เซลล์ รอยแตกจึงมีแนวโน้มที่จะเริ่มเกิดขึ้นที่นั่นมากกว่าที่ขอบแผงเมื่อมุมเอียงมากกว่า 45°

นอกจากนี้ ยังพบฟองก๊าซที่ติดไฟได้อยู่ระหว่างชั้นกระจกและชั้นเซลล์แสงอาทิตย์ รวมถึงระหว่างแผ่นรองด้านหลังและชั้นเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าอาจติดไฟได้ด้วยพลุหรือในกองไฟจริง

นอกจากนี้ ผลการวัดยังแสดงให้เห็นว่า เวลาเฉลี่ยที่แผงโซลาร์เซลล์เริ่มชำรุดครั้งแรกมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเมื่อแผงเอียงจาก 0 องศาถึง 60 องศา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เวลาเฉลี่ยที่แผงชำรุดครั้งแรกคือ 36 วินาที 33 วินาที 40 วินาที 62 วินาที และ 71 วินาที สำหรับมุมเอียง 0°, 15°, 30°, 45° และ 60° ตามลำดับ
นักวิชาการกล่าวว่า “ระยะเวลาที่แผงโซลาร์เซลล์จะเสียหายเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเอียงแผงเกิน 30 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นมุมเอียงวิกฤตที่ทำให้แผงโซลาร์เซลล์เสียหายจากความร้อน” “แม้ว่าระยะเวลาที่เกิดความเสียหายจะแตกต่างกันในแต่ละกรณี แต่ความแตกต่างของอุณหภูมิวิกฤตนั้นใกล้เคียงกัน โดยอยู่ในช่วง 61 ถึง 84 องศาเซลเซียส และรอยแตกส่วนใหญ่เกิดขึ้นภายในพื้นที่ 8–15 กิโลวัตต์/ตารางเมตร”

จากนั้นกลุ่มวิจัยได้พัฒนาแบบจำลอง FEM เชิงตัวเลขของระบบโดยใช้ซอฟต์แวร์ Abaqus โดยจำกัดการจำลองไว้ที่ 100 วินาที เนื่องจากคาดว่ากระจกจะแตกครั้งแรกในช่วงเวลานี้ เมื่อเปรียบเทียบกับผลการทดลอง แบบจำลอง FEM มีข้อผิดพลาดเฉลี่ย 13.5% สำหรับการกระจายอุณหภูมิ และน้อยกว่า 15% สำหรับเวลาที่เกิดความล้มเหลวครั้งแรก

นักวิทยาศาสตร์สรุปว่า “เมื่อพิจารณาถึงความยากลำบากที่เกิดจากฟองก๊าซของเอทิลีนไวนิลอะซิเตต (EVA) และการขยายตัวของเทดลาร์-โพลีเอสเตอร์-เทดลาร์ (TPT) ข้อตกลงนี้ชี้ให้เห็นว่าแบบจำลองความร้อนสามารถทำนายสนามอุณหภูมิของแผงโซลาร์เซลล์ได้” “สมมติฐานเรื่องอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นแบบสามชั้นนั้นพิสูจน์แล้วว่าเหมาะสมสำหรับกรณีที่มีความเอียงมาก”

ส่วนหนึ่งของบทความคัดลอกมาจากเว็บไซต์ ติดต่อแจ้งการละเมิดลิขสิทธิ์แล้ว