沙迦大学的科学家们获得一项美国专利(US12341471B2)，该专利涉及一种旨在提高太阳能光伏(PV)板性能的创新冷却系统。研究人员称，此发明可显著减少因高工作温度造成的能量损失，这一问题在炎热气候下一直困扰着太阳能系统。
该专利系统专注于太阳能光伏组件的热管理，利用中央空调系统排出的热废气来冷却太阳能电池板的背面。这种双重用途方法既解决了多余热量问题，又重新利用了原本会损失的废能。
沙迦大学可持续和可再生能源工程教授、首席发明人Chaouki Ghenai表示，这种新颖的冷却技术有助于降低太阳能电池板的运行温度，提高电力输出和太阳能光伏组件的效率。它不仅能恢复炎热干旱环境下损失的电力输出，延长资产使用寿命，还能实施新的混合系统，降低能源的平准化成本，提高太阳能发电厂的整体效率。
太阳能电池板通过光伏效应发电，当光照射到基于半导体的太阳能电池表面时，光会被转换成电能。但并非所有被吸收的阳光都能被转化，大部分会变成热量，提高太阳能电池板的温度并降低其效率。在专利申请中，发明人强调辐照度和温度是影响太阳能电池板性能的关键环境因素，太阳能电池吸收阳光后，一部分转化为电能，剩余部分产生热量使温度升高。
据研究人员介绍，目前的太阳能系统面临两大挑战：一是热降解，即温度升高导致能量输出降低;二是污染，即灰尘和碎片的堆积，在干旱和高温地区尤为严重。此外，光损耗和欧姆损耗也是阻碍太阳能电池效率的因素。
盖奈教授认为，在炎热的沙漠地区，太阳能资源丰富但环境温度高，采用太阳能光伏冷却技术十分必要，可最大限度地提高发电量，保障资产健康和使用寿命，减少污染和维护。在炎热干燥气候下，利用建筑物暖通空调(HVAC)系统的废气冷却太阳能光伏板，可降低太阳能电池温度，回收高达10%的太阳能发电量，延长太阳能电池板使用寿命。
研究人员强调，在所有系统损耗中，热效应是导致太阳能系统性能下降的最大因素。随着温度从标准测试条件(STC)升高，太阳能光伏板的输出功率会相应降低。在某些地区，太阳能电池板的运行温度高达70°C，可能导致能量输出损失高达20%。发明者指出，工作温度升高1°C，通常会导致相对效率下降0.45%(功率温度系数)，且预计每升高10°C，太阳能系统的衰减速度就会翻倍。
为解决这一问题，该团队开发了目前的冷却装置，将空调系统中的废气引导至太阳能电池板的背面。盖奈教授表示，这项发明具有实际应用价值，可以增强现有太阳能系统。通过完成热循环，将建筑废气转化为光伏(PV)的免费冷却源，有助于提高太阳能产量并减少建筑物的冷却负荷。
据Ghenai教授介绍，这项专利已引起业界广泛关注，暖通空调、建筑能源管理和太阳能光伏领域的多家公司已表示有兴趣整合暖通空调系统的废气来冷却太阳能光伏组件。该发明可显著提高太阳能发电量，满足建筑物用电负荷，减轻冷水机组的负担，并延长太阳能电池组件的使用寿命。
该系统包括连接到中央空调模块出口的排气扇，具有一个支撑结构，位于风扇前方预定距离处，用于容纳一个或多个太阳能电池板，电池板以特定角度和方位角倾斜，以最大限度地使其后表面暴露在冷却气流中。风扇经过校准，可输送预定温度的空气，优化冷却效果并提高整体系统效率。
发明人总结道，有效的太阳能电池板冷却方法和维护政策对于提高电力系统的效率和可靠性至关重要。Ghenai教授及其团队目前正在推进清洁能源技术的创新研究，包括收集暖通空调系统产生的废气为风力涡轮机提供动力以产生可再生电力、开发太阳能光伏/风力涡轮机混合系统、创造干旱地区除尘和太阳能光伏清洁的新方法以及设计增强绿色氢气生产的解决方案。
