سولر سیل تھرمل مینجمنٹ سسٹم

نئی ٹیکنالوجیز کی ترقی اور استعمال نے قدرتی وسائل کے بے تحاشہ استحصال کے عمل کو تیز کر دیا ہے۔ قدرتی وسائل کے بے تحاشہ استعمال نے ماحولیاتی مسائل جیسے گرین ہاؤس ایفیکٹ اور اوزون کی تہہ کی کمی کو مزید بگاڑ دیا ہے، جو نہ صرف آنے والی نسلوں کے ماحول کو متاثر کر رہے ہیں، بلکہ دستیاب وسائل میں شدید کمی کا باعث بن رہے ہیں، جو صنعتی ٹیکنالوجی کی اختراع اور ترقی میں شدید رکاوٹ ہیں۔ حالیہ برسوں میں، سولر سیلز تیزی سے ہائی ہیٹ فلوکس کثافت اور اعلی کارکردگی کی طرف بڑھ رہے ہیں، زیادہ روشنی کی شدت اور زیادہ کرنٹ کے تحت شمسی خلیوں کے درجہ حرارت میں اضافہ ان کی فوٹو الیکٹرک کارکردگی میں کمی اور سروس کی زندگی کو مختصر کرنے کا باعث بنتا ہے۔ بیٹری کی حفاظت اور استحکام کو یقینی بنانے کے لیے ایک موثر تھرمل مینجمنٹ سسٹم کی ضرورت ہے۔

اس وقت، مرتکز شمسی خلیوں کی لیبارٹری کی تبدیلی کی کارکردگی 47.1% تک پہنچ گئی ہے، جبکہ مارکیٹ میں مقبول مونوکریسٹل لائن سلکان سیلز کی تبدیلی کی کارکردگی صرف 26.7% ہے۔ ماڈیول کی قسم، برقی نقصانات، اور کام کرنے والے ماحول جیسے عوامل نے ہمیشہ فوٹو وولٹک پاور جنریشن سسٹم کی کارکردگی میں بہتری کو روکا ہے۔ ان میں، درجہ حرارت کا اثر فوٹو وولٹک خلیوں کی کارکردگی کو متاثر کرنے والا کلیدی عنصر ہے۔ فوٹو وولٹک خلیوں کے کام کرنے والے درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ نظام کی آؤٹ پٹ پاور اور توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی بہت کم ہو جاتی ہے۔ تحقیقی اعداد و شمار بتاتے ہیں کہ شمسی خلیات کے کام کرنے والے درجہ حرارت میں ہر 1 ڈگری کے اضافے پر، تبادلوں کی کارکردگی میں 0.4%~0.5% کی کمی واقع ہوتی ہے۔ اگرچہ مختلف قسم کے شمسی خلیوں کے درجہ حرارت کا اثر مختلف ہوتا ہے، پھر بھی یہ کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے سولر سیل ٹیکنالوجی اور مواد کی ترقی میں رکاوٹ بن سکتا ہے۔

شمسی سیل کولنگ پر تحقیق محققین کے ذریعہ تیار کردہ حلوں کا ایک سلسلہ ہے جو روشنی کی غیر مساوی شدت اور ہائی ہیٹ فلوکس کثافت کو حل کرتا ہے جو بیٹری کے غیر مساوی درجہ حرارت، مقامی حد سے زیادہ گرمی اور ارتکاز کے تناسب میں اضافے کے ساتھ اوسط درجہ حرارت میں اضافہ کا باعث بنتا ہے۔ گرمی کی کھپت کی ٹیکنالوجی اور طلب میں بہتری کے ساتھ، شمسی خلیوں کی تھرمل مینجمنٹ ٹیکنالوجی کو روایتی کولنگ (ایئر کولنگ، مائع کولنگ) اور نئی کولنگ ٹیکنالوجیز جیسے مائیکرو چینل کولنگ، جیٹ امپنگمنٹ کولنگ، اور فیز چینج میٹریل کولنگ میں تقسیم کیا گیا ہے۔

ایئر کولنگ ٹیکنالوجی شمسی خلیوں کے کام کرنے والے درجہ حرارت کو کم کرتی ہے جس سے ہوا کو قدرتی یا جبری کنویکشن کے ذریعے کولنگ ماڈیول کے ذریعے بہنے دیا جاتا ہے۔ Cuce et al. سولر سیلز کی پشت پر ایلومینیم فن ہیٹ سنک لگائیں جس سے سیلز کی آؤٹ پٹ پاور میں 13% اضافہ ہو سکتا ہے۔ خود حرارتی کنویکشن اور جبری کنویکشن کے حالات میں شمسی خلیوں کا درجہ حرارت بالترتیب 5.4% اور 11% کم ہوتا ہے، اور آؤٹ پٹ پاور میں بالترتیب 8% اور 16% اضافہ ہوتا ہے، Bayrak et al. بیرونی پیمائش کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے کہ فین کولنگ قابل اجازت درجہ حرارت کی حد میں بیٹری کو کنٹرول کر سکتی ہے۔

مائع کولنگ سے مراد شمسی خلیوں کے ذریعے پیدا ہونے والی حرارت کو مائع کام کرنے والے سیالوں کے ذریعے بیرونی دنیا میں بروقت منتقل کرنا ہے۔ Zilli et al. اعلی شعاع ریزی کی سطح پر واٹر کولڈ نوزل ​​سسٹم کا استعمال کیا، جس کے نتیجے میں پولی کرسٹل لائن سلکان سیلز کی طاقت اور کارکردگی میں 12.26% اور 12.17% اضافہ ہوا۔ کولنگ کا بہترین طریقہ یہ ہے کہ بیک وقت خلیات کی اگلی اور پچھلی سطحوں کو ٹھنڈا کیا جائے، اور شمسی خلیوں کی تبادلوں کی کارکردگی اور آؤٹ پٹ پاور کو بالترتیب 40.572% اور 20.083W تک بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ ہوا کی ٹھنڈک کے مقابلے میں، مائع کولنگ میں گرمی کی منتقلی کی مضبوط صلاحیت ہوتی ہے، یہ شمسی خلیوں کی کارکردگی کو بہتر بنانے پر اہم اثر ڈالتی ہے۔

اس وقت، ہیٹ پائپ ٹیکنالوجی ایرو اسپیس تھرمل کنٹرول، کمپیوٹر اور سرور چپس، اور ہائی پاور الیکٹرانک آلات کی کولنگ اسکیموں میں شامل ہے۔ کولنگ کے نئے طریقے کے طور پر، سولر سیل کولنگ ایپلی کیشنز کے میدان میں ہیٹ پائپ ٹیکنالوجی پر دھیرے دھیرے توجہ دی جا رہی ہے۔ مختلف آپریٹنگ اصولوں کے مطابق، گرمی کے پائپوں کو تین اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: کشش ثقل کے ہیٹ پائپ، لوپ ہیٹ پائپ، اور پلسیٹنگ ہیٹ پائپ۔ کولنگ ایپلی کیشنز پیچیدہ اور متنوع ہیں، اور گرمی کے پائپوں کی ساخت بھی مطابقت نہیں رکھتی ہے، گرمی کی منتقلی کی صلاحیت اور مضبوط درجہ حرارت کی یکسانیت کی خصوصیات ہیں۔

سولر سیلز تیزی سے ہائی ہیٹ فلوکس کثافت اور کارکردگی کی طرف ترقی کر رہے ہیں، جو ان کے تھرمل مینجمنٹ سسٹم کے لیے بڑے چیلنجز پیش کر رہے ہیں۔ روایتی کولنگ ٹیکنالوجیز (ایئر کولنگ، لیکویڈ کولنگ) اور نئی کولنگ ٹیکنالوجیز (مائیکرو چینل کولنگ، جیٹ امپنگمنٹ کولنگ، وغیرہ) کا موازنہ اور تجزیہ کرنے سے یہ معلوم کیا جا سکتا ہے کہ نئی کولنگ ٹیکنالوجیز حرارت کی منتقلی کو بڑھا کر بیٹریوں کی تھرمو الیکٹرک کارکردگی کو مؤثر طریقے سے بہتر بنا سکتی ہیں۔ گرمی کی کھپت کے علاقے میں اضافہ، اور کام کرنے والے سیال کے بہاؤ کی شرح میں اضافہ۔ تاہم، سامان پیچیدہ ہے، لاگت روایتی کولنگ ٹیکنالوجیز سے زیادہ ہے۔
کولنگ ٹیکنالوجیز جیسے ایئر کولنگ، مائع کولنگ، مائیکرو چینلز، اور ہیٹ پائپس کے درمیان باہمی جوڑے شمسی خلیوں کی حرارت کی کھپت کی کارکردگی کو مزید بہتر بنا سکتے ہیں، اور یہ جدید تھرمل مینجمنٹ سسٹمز کی ترقی کی سمت بھی ہے۔