The heat from PV modules should be removed for better electrical performance, and can be converted into useful thermal energy. A photovoltaic-thermal(PVT) module is a combination of PV module with a solar thermal collector which forms one device that converts solar radiation into electricity and heat simultaneously. In general, there are two different types of PVT module: glazed PVT module and unglazed PVT module. On the other hand, two types of the PVT module can be distinguished according to absorber on PV module rear side: the sheet-and-tube absorber PVT module and the fully wetted absorber PVT module. In this paper, the experimental performance of water type unglazed PVT with fully wetted absorber was analyzed. The electrical and thermal performance of the unglazed PVT were measured in outdoor conditions, and the results were analyzed. The experimental results showed that the thermal efficiency of the PVT module was 42% average, and its electrical efficiencies were 15.2% and 14.2% average, respectively, for the mean fluid temperature of $10-20^{\circ}C$ and $21-30^{\circ}C$. Thermal efficiency depends on solar radiation, mean fluid temperature and ambient temperature. The PVT module temperature is related to the cooling effect of the PV module by the fluid of the absorber. The results proved that the electrical efficiency was higher when the mean fluid temperature was lower.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.14
no.12
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pp.1014-1022
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2002
This paper analyzed the characteristics of heat transfer in quadangle duct with absorber plate by solar radiation. Effects o( Reynolds number on increasing temperature at outlet for variation of absorber plate temperature were analyzed by using numerical analysis technique. And also the effects of turbulent intensity of inlet flow on increasing temperature at outlet for various duct height and effects of inlet aspect ratio of quadrangle duct and position of heating surface on the outlet temperature were analysed. As the results, Outlet temperature was greatly influenced in low Reynolds number. And the highest outlet temperature distribution appeared on the inlet aspect ratio 2 because of the buoyancy effect.
Ismail, Kamal A.R.;Zanardi, Mauricio A.;Lino, Fatima A.M.
Advances in Energy Research
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v.4
no.4
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pp.299-323
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2016
Cylindrical parabolic solar concentrators of small concentration ratio are attractive options for working temperatures around $120^{\circ}C$. The heat gained can be utilized in many applications such as air conditioning, space heating, heating water and many others. These collectors can be easily manufactured and do not need to track the sun continuously. Using a heat pipe as a solar absorber makes the system more compact and easy to install. This study is devoted to modeling a system of cylindrical parabolic solar concentrators of small concentration ratio (around 5) fitted with a heat pipe absorber with a porous wick. The heat pipe is surrounded by evacuated glass tube to reduce thermal losses from the heat pipe. The liquid and vapor flow equations, energy equation, the internal and external boundary conditions were taken into consideration. The system of equations was solved and the numerical results were validated against available experimental and numerical results. The validated heat pipe model was inserted in an evacuated transparent glass tube as the absorber of the cylindrical parabolic collector. A calculation procedure was developed for the system, a computer program was developed and tested and numerical simulations were realized for the whole system. An experimental solar collector of small concentration, fitted with evacuated tube heat pipe absorber was constructed and instrumented. Experiments were realized with the concentrator axis along the E-W direction. Results of the instantaneous efficiency and heat gain were compared with numerical simulations realized under the same conditions and reasonably good agreement was found.
Despite the success of Cu(In,Ga)$Se_2$ (CIGS) based PV technology now emerging in several industrial initiatives, concerns about the cost of In and Ga are often expressed. It is believed that the cost of those elements will eventually limit the cost reduction of this technology. One candidate to replace CIGS is $Cu_2ZnSnSe_4$ (CZTSe), fabricated by co-evaporation technique. Co-evaporation technique will be one of the best methods to control film composition. This type of absorber derives from the $CuInSe^2$ chalcopyrite structure by substituting half of the indium atoms with zinc and other half with tin. Energy bandgap of this material has been reported to range from 0.8eV for selenide to 1.5eV for the sulfide and large coefficient in the order of $10^{14}cm^{-1}$, which means large possibility of commercial production of the most suitable absorber by using the CZTSe film. In this work, Effects of substrate temperature of $Cu_2ZnSnSe_4$ absorber layer on the performance of thin films solar cells were investigated. We reported on some of the absorber properties and device results.
Gang, Myeng Gil;Shin, Seung Wook;Lee, Jeong Yong;Kim, Jin Hyeok
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2013.08a
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pp.97-97
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2013
Recently, Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSS), which is one of the In- and Ga- free absorber materials, has been attracted considerable attention as a new candidate for use as an absorber material in thin film solar cells. The CZTSS-based absorber material has outstanding characteristics such as band gap energy of 1.0 eV to 1.5 eV, high absorption coefficient on the order of 104 cm-1, and high theoretical conversion efficiency of 32.2% in thin film solar cells. Despite these promising characteristics, research into CZTSS based thin film solar cells is still incomprehensive and related reports are quite few compared to those for CIGS thin film solar cells, which show high efficiency of over 20%. I will briefly overview the recent technological development of CZTSS thin film solar cells and then introduce our research results mainly related to sputter based process. CZTSS thin film solar cells are prepared by sulfurization of stacked both metallic and sulfide precursors. Sulfurization process was performed in both furnace annealing system and rapid thermal processing system using S powder as well as 5% diluted H2S gas source at various annealing temperatures ranging from $520^{\circ}C$ to $580^{\circ}C$. Structural, optical, microstructural, and electrical properties of absorber layers were characterized using XRD, SEM, TEM, UV-Vis spectroscopy, Hall-measurement, TRPL, etc. The effects of processing parameters, such as composition ratio, sulfurization pressure, and sulfurization temperature on the properties of CZTSS absorber layers will be discussed in detail. CZTSS thin film solar cell fabricated using metallic precursors shows maximum cell efficiency of 6.9% with Jsc of 25.2 mA/cm2, Voc of 469 mV, and fill factor of 59.1% and CZTS thin film solar cell using sulfide precursors shows that of 4.5% with Jsc of 19.8 mA/cm2, Voc of 492 mV, and fill factor of 46.2%. In addition, other research activities in our lab related to the formation of CZTS absorber layers using solution based processes such as electro-deposition, chemical solution deposition, nano-particle formation will be introduced briefly.
This paper showed the a numerical analysis of the thermal and fluid flow in solar concentration absorber with tilt angle, and the purpose of this study is to obtain the optimum tilt angle of the absorber. The boundary conditions of a numerical model were assumed as flows : (1) The heat source is located at the center of absorber (3) The bottom wall is opened and adiabatic. (3) The top, right and left walls are cooled wall. The parameters for the numerical analysis are tilt angles and Rayleigh numbers i.e., tilt angle $\theta=0^{\circ},\;15^{\circ},\;30^{\circ},\;45^{\circ},\;60^{\circ},\;75^{\circ},\;90^{\circ}$ and 101 $\leq$ Ra $\leq$ 103. The velocity vectors and isotherms were dense at wall side and the heat source. The mean Nusselt number had a maximum value at $\theta=0^{\circ}$ and showed a low value as the tilt angles were increased. Finally, the decrease rate of mean Nusselt number was appeared small with tilt angle when Rayleigh numbers were increased.
Considering the optical performance of the reflector and analyzing heat losses from the receiver, the optimal diameter of the absorber for a PTC(Parabolic Trough Concentrator) system was numerically determined. The results of this study were compared with the results of the IST (Industrial Solar Technology)-PTC test to verify the validity of the model. Good agreement was obtained with the deviation range from 0.4 to 7.7%. Generally, the net energy gained by the receiver shows the maximum at the particular absorber diameter and the specific gap size between the absorber and the glass envelop because the heat losses from the receiver becomes the minimum. The results showed that the conductive and convective heat losses became the minimum when the gap size was 7 to 10mm. Finally, it was known that the optimal absorber diameter was 62mm at $100^{\circ}C$, 57mm at $150^{\circ}C$, and 53mm at $200^{\circ}C$ of the absorber surface temperature, respectively.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.33
no.7
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pp.994-1002
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2009
In this paper, effect of air gap thickness between absorber plate and glass cover on top heat loss of a closed loop oscillating heat pipe (CLOHP) solar collector was investigated. The CLOHP, which is made of copper with outer diameter of 3.2mm and inner diameter of 2.0mm, comprises 8 turns with heating, adiabatic and cooling section. The heating section of the heat pipe was attached to absorber plate which heated by solar simulator simulated by halogen lamps. The cooling section of the heat pipe was inserted into collector's cooling section that made of transparent acrylic. Temperatures of absorber plate, glass cover, and ambient air measured by K-type thermocouple and were recorded by MV2000-Yokogawa recorder. Top heat loss coefficients and top heat loss of the collector corresponding to some cases of air gap thickness were determined. The result of experiment shows the optimal air gap thickness for minimum top heat loss of this solar collector.
Selenium (Se)-rich binary Cu-Se and In-Se nanoparticles (NPs) were synthesized by a modified heat-up method at low temperature ($110^{\circ}C$) using the gum exudates from a cherry blossom tree. Coating of CISe absorber layer was carried out using Se-rich binary Cu-Se and In-Se NPs ink without the use of any external binder. Our results indicated that the gum used in the synthesis played beneficial roles such as reducing and capping agent. In addition, the gum also served as a natural binder in the coating of CISe absorber layer. The CISe absorber layer was integrated into the solar cell, which showed a power conversion efficiency (PCE) of 0.37%. The possible reasons for low PCE of the present solar cells and the steps needed for further improvement of PCE were discussed. Although the obtained PCE is low, the present strategy opens a new path for the fabrication of eco-friendly CISe NPs solar cell by a relatively chief non-vacuum method.
In this study, theoretical & Experiemental Analysis on three different air type solar collectors (One of metallic material: AI, two of non-metallic materials; GIWA & Slate) are performed. The results of three different collectors show the similiar performance in spite of different absorber material. The results of experiment are coincided with the theoretical results, and thus it is possible to estimate the performance of collector for the other experiment measuring variables. As a result, the thermal conductivity has no influence on the collector efficiency, because air, heat transfer medium, flows through over the whole surface of absorber plate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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