STUDYING THE COUPLING OF A CONCENTRATOR PHOTOVOLTAIC CELL WITH THERMOELECTRIC GENERATOR

Ahmed, Omar Emad; Emam, Mohamed; Abdelrahman, M. A.; Attia, Ahmed A.A.

doi:10.21608/auej.2022.233843

STUDYING THE COUPLING OF A CONCENTRATOR PHOTOVOLTAIC CELL WITH THERMOELECTRIC GENERATOR

Document Type : Original Article

Authors

Department of Mechanical Engineering, Shoubra Faculty of Engineering, Benha University, Egypt.

10.21608/auej.2022.233843

Abstract

Concentrator photovoltaic technology (CPV) use solar concentrators to maximize incident solar energy and hence create more electricity per unit area. However, increasing the solar incident irradiance raises the temperature of the solar cell and consequently reduces its efficiency. The current study uses the Thermo Electric Generator (TEG) as a passive cooling system to reduce the CPV surface temperature and use the waste heat energy to generate additional electricity. The study also compared the performance of a hybrid CPV-TEG to the baseline uncooled CPV. The results showed that under standard operating conditions, the uncooled MJ solar cell could not be exposed to solar radiation concentrations greater than 18.25 suns, with maximum electrical output of 0.7 W/cm2 . In contrast, the hybrid CPV/TEG system can operate at solar radiation concentrations up to 37.60 suns, and thus the resulting power is maximized to reach 1.433 W/cm2 .

تستخدم التکنولوجيا الکهروضوئية المرکزه اإلشعاع الشمسي المرکز لتعظيم کمية الطاقة الشمسية الواقعة وبالتالي إنتاج کمية اکبر من الکهرباء لکل وحدة مساحات و لکن مع زيادة ترکيز اإلشعاع الشمسي ترتفع درجة حرارة الخلية الشمسية وتنخفض کفاءتها .تستخدم الدراسة الحالية المولدات الکهروحراريه کنظام تبريد سلبي لتقليل درجة حرارة سطح الخليه الشمسيه المرکزة واستخدام الطاقة الحرارية المهدرة لتوليد کهرباء إضافية ، کما اشتملت الدراسه علي مقارنة أداء النظام الهجين من الخلية الشمسية المرکزة المبرده بواسطة مولد کهروحراري الي أداء الخلية الشمسية المرکزة الغير مبرده. أظهرت النتائج أنه في ظل ظروف التشغيل القياسية ، ال يمکن أن تتعرض الخلية الشمسية متعددة االنويه غير المبردة لترکيزات إشعاع شمسي أکبر من 25.18 2 شمس ، وبالتالي يبلغ الحد األقصى ألنتجاها الکهربائي 7.0 وات/سم في المقابل عندما يتم دمج الخلية الشمسية مع مولدکهروحراري سيمکن الخلية أن تعمل بترکيزات إشعاع شمسي تصل إلى 60.37 شمس وبالتالي يتم تعظيم معدل انتاج الطاقه 2 الکهربيه من النظام لتصل إلى 433.1 وات/سم . الکلمات المفتاحية : الخالية الشمسية المرکزه، الخالية الشمسية متعددة االنوية، الخالية الشمسية، المولد الکهروحراري، النظام الهجين للخالية الشمسية المرکزه/ المولد الکهروحراري.

Keywords