DEVELOPMENT OF ELECTRODYNAMIC DUST-REPELLENT SURFACES FOR PHOTOVOLTAIC SOLAR CELLS. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Saeed A. Baqraf- E print.pdf Restricted to Repository staff only until 8 March 2024. Download (3MB)

Arabic Abstract

حاليًا ، تجري تركيبات أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على نطاق واسع في البيئة الصحراوية والفضائية لتسخير الطاقة الشمسية الوفيرة في ذلك النطاق بشكل فعال. يعد تراكم الغبار على سطح الألواح الكهروضوئية هو المشكلة الأكثر صرامة والأكثر ضررا للألواح الكهروضوئية ، حيث يقلل ترسب الغبار من كفاءة توليد الطاقة الكهروضوئية بشكل كبير. وبالتالي ، فإن إزالة الغبار من الألواح الكهروضوئية أصبح أمرًا مهمًا للغاية لزيادة معدل كفاءة الطاقة بواسطة الألواح الكهروضوئية. يمكن تقليل جزيئات الغبار باستخدام تقنيات تنظيف الغبار التقليدية. ولكن في البيئة الصحراوية القاسية والمعادية ، تتطلب هذه الأساليب الكثير من المياه ، والأدوات الميكانيكية المعقدة ، والخدمات اللوجستية الهائلة ، والموظفين وهذ يؤدي الى تكاليف باهظة جدا. ولكن ، تم تطوير نظام للحماية من الغبار في مختبرنا ويسمى بالدرع الكهروديناميكي لإزالة جزيئات الغبار من سطح الألواح الكهروضوئية. يعتمد مبدأ عمل النظام الكهروديناميكي على تطبيق المبدأ الكهروستاتيكي باستخدام الموجات الكهروستاتيكية والقوى الكهروستاتيكية لرفع وطرد جزيئات الغبار من الغطاء الخارجي للألواح الكهروضوئية والحد من تجمع جزيئات الغبار على أسطحها وقد تم اختبار النظام الكهروديناميكي بنجاح لتخفيف الغبار. تتمثل الميزات الفريدة لنظامنا في أنه فعال من حيث قلة التكلفة وسهل التركيب ولا يحتاج إلى قوة بشرية لأنه نظام اتوماتيكي. في هذا العمل ، نقدم تصميم وتصنيع نظام طرد الغبار الكهروديناميكي محلي الصنع متعدد المراحل. تم تحسين كفاءة إزالة الغبار لنظام الكهروديناميكي لهندسة القطب والمعلمات الكهربائية مثل جهد وتردد مصدر التيار المتناوب. تمت ملاحظة كفاءة إزالة الغبار التي تصل إلى (٩٠-٩٢)±١ للحصول على مزيج مثالي من المعلمات الهندسية والكهربائية لنظام الحماية من الغبار الكهروديناميكي. تم توضيح تشغيل وتحسين نظام الحماية من الغبار الكهروديناميكي من خلال تحليل مختلف القوى الكهروستاتيكية والميكانيكية وتوليد موجات السفر والوقوف المتضمنة في هذه العملية. تم تطبيق نظام الحماية الكهروديناميكي على الخلية الشمسية تحت ضوء الشمس الطبيعي لدراسة فعالية النظام في تحسين الأداء الكهروضوئي للخلية الشمسية في البيئة المتربة. نظرًا لأن خصائص الغبار تلعب دورًا أساسيًا في كفاءة إزالة الغبار ، فقد تم أيضًا دراسة الخصائص المورفولوجية والعنصرية وتحليل حجم جزيئات الغبار للغبار من العاصفة الرملية الطبيعية.

English Abstract

Currently, Large-scale solar PV systems installations are taking place in the desert environment and space to harness abundant solar energy effectively. Dust accumulation on the surface of photovoltaic panels is the most severe problem, as dust deposition significantly reduces photovoltaic energy generation efficiency. Thus, removing dust from the photovoltaic panels has become very important to increase the rate of energy efficiency of the photovoltaic panels. The dust particles could be reduced using traditional dust cleaning techniques. But, in the harsh and hostile desert environment, these approaches require a lot of water, complicated mechanical instruments, enormous logistics, and personnel. An electrodynamic dust shielding system has been developed at our laboratory to remove dust particles from the surface of the photovoltaic panels. The electrodynamic system has been successfully tested for dust mitigation. The unique features of our approach are that it is cost-effective, easy to install, and no human resources are required as it is an unmanned system. This work presents the design and fabrication of a locally made multi-phase electrodynamic dust repulsion system. The dust removal efficiency of the EDS system was optimized for the electrode geometry and the electrical parameters like alternating current source voltage and frequency. The dust removal efficiency as high as (90-92)±1 ℅ was observed for an optimum combination of geometrical and electrical parameters of the electrodynamic dust shielding system. The operation and the optimization of the electrodynamic dust shielding system were elucidated by analyzing various electrostatic and mechanical forces and the generation of traveling and standing waves involved in this process. The electrodynamic dust shielding system was applied to the solar cell under natural sunlight to study the system's efficacy in improving the solar cell's photovoltaic performance in a dusty environment. As the dust characteristics play an essential role in the dust removal efficiency, the morphological, elemental characterizations, and dust particle size analysis of the dust from the natural sandstorm were also characterized.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Physics
Committee Advisor:	Gondal, Muhammed Ashraf
Committee Co-Advisor:	Al-Aswad, Abdulaziz
Committee Members:	Khiari, Fatah Z. and Rao, Saleem and Naqvi, Akhtar A
Depositing User:	SAEED BAQRAF (g201404280)
Date Deposited:	08 Mar 2023 05:55
Last Modified:	08 Mar 2023 05:55
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142349