Какво е настоящото състояние на изследванията на слънчевите фотоволтаични термални системи?

Слънчевите фотоволтаично-термални системи (PV/T) са цялостна система, която комбинира слънчево топлинно преобразуване и фотоволтаично производство на енергия. Системата използва фотоволтаични модули като част от колектора и оползотворява топлината във фотоволтаичните модули чрез работния флуид, протичащ в тръбата на гърба на колектора, като отопление на сгради и доставка на битова гореща вода. PV/T системите могат да бъдат съставени от много различни типове според разликите във фотоволтаичните модули и колектори, като например плоски колектори и концентриращи колектори. Фотоволтаичните модули могат да използват монокристален силиций, поликристален силиций, тънкослойни полупроводници и др., а работните течности могат да използват вода, въздух, фреон и др.

Най-ранните изследвания на PV/T системи могат да бъдат проследени до 70-те години на миналия век. Керн и Ръсел, използвайки въздух и вода като среда за поток, предложиха някои основни концепции за PVlT системи въз основа на измерени експериментални резултати. Hendriea предложи теоретичен модел на PVlT системи чрез използване на конвенционална технология за събиране на топлина. Florschuetz разшири обхвата на приложение на модела Hottel-Whillie за анализ на PV/T системи.

Численият метод, предложен от Raghuraman, може да се използва за прогнозиране на ефективността на въздушни фотоволтаични топлинни плоски колектори. Cox и Raghuraman изследваха типична въздушно-фотоволтаична композитна система и проведоха компютърни симулации, използвайки нова типична силиконова клетка, за да намалят цената на системата, докато Loferslti et al. сравни резултатите от независим пространствен анализ с измерените резултати и даде резултатите от анализа на композитна система с циркулация на въздуха, поставена в жилище. Bhargava и Prikash изследваха фактори като дебит на въздушната маса, дължина/дълбочина на въздушния поток/съотношение на абсорбиращите слънчеви клетки в едноканална PVrI' система и проведоха съответни експериментални проучвания за тяхното въздействие върху работата на системата.

От друга страна, комбинацията от PV/T система и технологията за отопление със слънчева енергия прави възможно използването на вода за битови нужди с висока температура и отличните характеристики на PV охлаждане. Течният хладилен агент се изпарява в тръбата на гърба на плоския колектор, което прави PV/T колектора и изпарителя комбинирани в едно. Чрез цикъла на Rankine слънчевата енергия се абсорбира от PV/T изпарителя при регионалната околна температура и след това се освобождава от водноохлаждания кондензатор при по-висока температура, което намалява температурата на панела и подобрява фотоволтаичната ефективност на фотоволтаичната клетка. Тъй като новата система има по-висока температура на изпарение от традиционната термопомпа с въздушен източник, коефициентът на работа на системата също е подобрен.

През последните години беше постигнат нов напредък в изследванията на PV/T системи. Базилиан и др. демонстрираха приложението и посоката на развитие на PV/T технологията в своята работа. Хуанг и др. проучи цялостна PV/T и слънчева водна колекторна система, използваща обикновени поликристални силициеви слънчеви клетъчни модули, и използва концепцията за първична енергоспестяваща ефективност, за да сравни и анализира цялостната производителност на системата с тази на традиционните слънчеви водни колектори. Zondag и др. използва серия от стационарни и динамични симулационни модели, за да анализира работата на PV/T водна колекторна система.