Integration of photovoltaic modules with phase change materials: Experimental testing, model validation and optimization

光伏系统 模型验证 相变 相变材料 可靠性工程 相(物质) 计算机科学 系统工程 材料科学 工艺工程 工程类 工程物理 化学 电气工程 有机化学 数据科学
作者
Domenico Mazzeo,Emanuèle Ogliari,Andrea Lucchini,Alberto Dolara,Igor Matteo Carraretto,Giampaolo Manzolini,Luigi Pietro Maria Colombo,Sonia Leva
出处
期刊:Energy [Elsevier BV]
卷期号:319: 134959-134959 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.energy.2025.134959
摘要

Phase Change Materials (PCMs) enhance Photovoltaic (PV) system efficiency by stabilizing operating temperatures, reducing heat-induced performance losses, and extending system lifespan. This study evaluates the thermal and electrical behavior of PCM-enhanced PV systems, validates a predictive model, and identifies optimal PCM configurations to maximize energy output. Experimental tests were performed over 47 days at the SolarTechLAB, Politecnico di Milano, Italy, on a standard PV module and three enhanced PV modules integrated with PCM. Three distinct PCMs, all composed of inorganic mineral-based compounds such as salt hydrates, were selected with melting temperatures of 18 °C, 29 °C, and 48 °C, respectively. Measurements included PV rear surface temperatures, heat fluxes, and power outputs. Thermal and electrical performance indicators, including electrical efficiency and final yield, were analyzed alongside detailed thermal analyses of phase change phenomena using charge and discharge indices. A new metric, the global energy gain ratio, is proposed to quantify the increase in electrical energy produced per unit of thermal energy stored by the PCM layer in a given period. The PV-PCM48 module increased energy output by 6.84% and reduced thermal stress with a maximum rear temperature drop of 26 °C, while the PV-PCM29 module improved output by 3.14%. The PV-PCM18 module showed a slight decrease of 0.65%. A lumped parameter model accurately predicted electrical performance and thermal dynamics. Parametric analysis revealed a 10 mm PCM48 layer and a 15 mm PCM29 layer as optimal, yielding, respectively, a further 0.7% and 0.5% increase in energy output compared to the corresponding experimental PV-PCM setups. A melting temperature of 45 °C led to a further increase in the energy output of 0.5% compared to the PV-PCM48 configuration. These findings demonstrate that the experimental PV-PCM configurations tested are close to their optimal conditions.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
cc完成签到 ,获得积分10
刚刚
任夏完成签到,获得积分10
刚刚
李君完成签到 ,获得积分10
1秒前
共享精神应助一YI采纳,获得10
1秒前
天真的羊青完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
阿治发布了新的文献求助10
1秒前
默默匕完成签到 ,获得积分10
1秒前
111完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
大个应助想然然的野马采纳,获得10
2秒前
ty完成签到,获得积分10
2秒前
二号完成签到,获得积分10
2秒前
CML完成签到,获得积分10
2秒前
Ava留下了新的社区评论
3秒前
xupeng发布了新的文献求助20
3秒前
六六发布了新的文献求助10
4秒前
Josie完成签到,获得积分10
4秒前
对对对完成签到,获得积分10
4秒前
欢呼白风完成签到,获得积分10
5秒前
28316818@qq.com完成签到,获得积分10
5秒前
研友_VZG7GZ应助11采纳,获得10
5秒前
一YI完成签到,获得积分20
6秒前
海涛完成签到,获得积分10
6秒前
lixinglei发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
小唐勇敢学习完成签到,获得积分10
7秒前
mingtian完成签到,获得积分10
7秒前
尊敬的驳完成签到,获得积分10
8秒前
ljw完成签到,获得积分10
9秒前
wct完成签到,获得积分10
9秒前
修仙中应助夏梓硕采纳,获得10
9秒前
9秒前
帅帅完成签到,获得积分10
9秒前
zy发布了新的文献求助20
10秒前
粉蒸肉完成签到,获得积分10
10秒前
恐怖稽器人完成签到,获得积分10
10秒前
Helium发布了新的文献求助10
10秒前
111完成签到,获得积分10
12秒前
笑傲江湖完成签到,获得积分10
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Nine new races of Peronospora manshurica found on soybeans in the Midwest 1000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Eudora Welty and Modern Media 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7772800
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9314921
关于积分的说明 20341403
捐赠科研通 7358374
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3317049
关于科研通互助平台的介绍 2465590
邀请新用户注册赠送积分活动 2332086