Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive  S ystem s   ( IJ PEDS )   Vo l.   1 2 ,  No.   1 ,  M a r   202 1 , p p.  42 1 ~ 4 3 0   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 1 2 .i 1 . pp 42 1 - 4 3 0       421       Journ al  h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Experim entall y  evalu ating elect rical  outp uts  of a  PV - T  s ystem  in  Jordan       Issa  E tier 1 , Sa le m N ijme h 2 , Mo hamm ed  S hdief at 3 ,  Om ar  A l - Ob aidy 4   1   Depa rtment of  El e ct ri ca l   Eng in ee ring ,   Fa cul ty   o f  Engi n ee ring ,   King  Abdula zi z   U nive rsity ,   Rab ig h ,   Kingdom   of  S audi   Arabi a   1   Depa rtment of  El e ct ri ca l   Eng in ee ring ,   Fa cul ty   o f  Engi n ee ring ,   Hashem ite  Univ er sity,   Za rq a, Jorda n   2 ,3,4  Depa rtment   of  Mec han ical E ngine er ing, Fac u lt y  of   Engi n ee r in g,   Hashem ite  Un ive rsity ,   Z arq a ,   J orda n        Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   A ug   22 , 201 9   Re vised  Dec  6 ,  20 20   Accepte d  Dec  3 1 , 20 20       Thi s  exp eri m ental  work   is  look i ng  at  th e  prop er ti es  of   photovo ltaic/the r ma l   (PV - T)  sys te m,   which  had  d esig ned  to  in crease  t he  output   pow er   of  the   PV   pane l   for   the  clima t e   of  Za rq a,  Jordan.  Oper ating  t em p era tur e   of  the  PV   modul e   has   a   s igni ficant   i mpac t  on   th e   per for ma nc e  of   the  PV   module.   How eve r,   most   of  the   r adiati on   e ner gy  absorbe d   by  the   PV   pan el   is c onver te d   int o  he at ,   whi ch   is  norma ll y  lost   and  provide s  no   val ue .   In  orde r  to  dec r ea se   the   op erati ng   temper a ture  of  th e  PV   p ane l ,   a   wate r   cooling  s ystem   wi th  a   cont rol   sys te m  had  design ed.  Expe ri me nt al ly ,   when  th e  PV   modul e   was  oper ating  und er   a ct iv e  wa te r - co oli ng  condi t ion  using  the  ba cksi de  cool ing   te chn ique ,   the  temper a ture   dropp ed  significantly,   which  le d   to  an   inc re ase   in   the   el e ct r ic a l efficie n cy  of   so la r   c el ls by   6. 86% .   Ke yw or d s :   Photo vo lt ai c/ th ermal s ys te m    Con tr ol s ys te m     Water acti ve - c oo li ng    So la r  p a nel    Eff ic ie nc y o f p anel   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   Issa  Eti er   Dep a rteme nt of Elect rical  E nginee rin g   Facul ty   of Engin ee ring ,   King   Abdulaziz   Univ ersi ty   Rabi gh ,  Kingdo m  of  Saud i  Arab ia   Emai l:   ereit e@ kau.ed u.sa       1.   INTROD U CTION   Jo r da n  is   a   M idd le   East er n  c ountr y   with   a   popula ti on  of  about  9.5   mil li on  in ha bitants.   It   act ually   do e s  no t  ha ve  comme rcial   quantit ie s  of  nat ural   res ources   s uch  as  nat ur al   gas,  cr ude  oil  or  wate r,   a nd  i t  only   dep e nds  on  im portin g  gas   an d  oil  f r om   othe r  neig hbouri ng  A rab  c ountrie s.  Howe ver,   th e  co mb i nation  of  th e   high  rates  of   popula ti on - eco nomic  gr ow t h  and  the   oil  pr i ces  has   inc rea sed  t he  a nnual   ene rgy  bill .  E nerg y  consu mp ti on   a nd  el ect rici ty  r eached   5828  t hous a nd - to n  oi l  an d  1617 3  G Wh,  res pecti ve ly.  J orda n  de pe nds  on l y  on   f os sil   fu el   for  e le ct ri cal   energ y  ge ne rati on  that  ge ner at e d  18911  G Wh   of  el ect rici ty  in  2015,   an d  fo ssil   fu el   ge ne rated  99. 6% of t he gene rated   el ect rici ty [ 1].   Jo r da n  is  no n - oil  pro du ci ng  countr y,   a nd  97%  of   it s  c on s umpti on  of  na tural  gas  a nd   c rude  oil  ar e   importe d  that  co st  20 39  mil li on   J D  i n  2015  [ 1].  T hese  f act s  made  t he   gove rnme nt  thin k  se rio us ly   ab ou t   involvin g  r ene wab le   e nerg y  s ources.  T he  oil  sh al e  an d  nucl ear  powe r  int o  the  energ y  mix   in  order   t o  ac hieve   an  inc rease  i n  t he  c on t rib ution  of  the  re new a ble  ene r gy   fro m  7 %   in  2015  to  10%  i n  2020.  D ue  to  t he  l ocati on   of  Jor dan  is  ne ar  to   the  e quat or  w hich   gi ves   Jorda n  a   good   ave rag e   an nua l  so la r   ra diati on   e qu al s   to  a bo ut  4.5  M J/m 2  [ 1 ] ,   [ 2] , s o ma king a  r enew a ble e nergy an d  e nerg y effici enc y  la w   was necessa ry   to ach ie ve  sig n ific ant  resu lt s  f rom  th is  typ e  of  e nergy   t hroug h  or ga nizing  t he  w hole   proces ses  that  come  i n  co mmon  [3].   Fi gure  1  sh ows  en e r gy  mix in  J ordan f rom  2007 to  20 20.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch   202 1   :   42 1   –   4 3 0   422         Figure  1. Ene r gy mix  in Jo rdan  (20 07 - 20 20)       Eco nomic  gro wth  a nd  ec onom ic   c on s ump ti on   perf orm  a  relat ion s hip,   w hich  has  tr eat ed  withi n  economic  li te r at ur e.  Re new a ble  ene rgy  plays  the  main   ro le   in  t he  econom y  of   mo st  dev el op e d  an d  dev el op i ng  co un t ries.  Ja ger - Walda u  et   al.   [4]  sta te   the   re new a ble  e nerg y  as  high  rate  sect or   c ompa r ed  with   the  rest  of  the   econom y  i n  E uro pe.   Arpe gis   an d  Pa yne  [5]   f ound  a  posit ive  relat ion s hip  betwee n  e co nomic  grow t h  a nd the  r e new a ble e ne rgy  c onsumpti on.    Photo vo lt ai c  ( PV )   cel ls  are  c ompose d  of  tw o  or   more  t hin  la yer s   of  se mi - co nductin g  m at erial ,  but   sil ic on   is  the  c om m on  mate ri al .  The  se mico nducto r  will   ge ner at e  el ect rica l  charges  wh e n  it   expose d  to  l igh t,   and   meta l con t act s co nd uct th ese charges a w ay  as d i rect current (DC) . U si ng   mu lt iple ce ll s that are connec te d  tog et he r  to   f orm  a  'strin g'  is  necessa ry   beca us e  the  el ect rical   ou t pu t  fro m  a  sin gle  cel l  is  small .  The   mo s t   comme rcial ly  avail able  ty pe s  of   PV   cel l   or   film  are;   mono c r ys ta ll ine,  po l ycrysta ll ine,  thick - film  an d   amo rph ou s  sil ic on P V pan el s .     Re new a bles  i n  Jorda n  ha ve  t he  po te ntial   to   co ntribute   e ffec ti vely  with in   the  el ect rici ty   pro visio n  sy ste m.   P V  s yst em  has  an  unex plo it ed   pot entia l,  w hich  r edu ce s  the  gre enho us e  gas  e missi ons  in  J orda n  sign ific a ntly.  The  J orda nian   gove rnment  t ries  ha rd  to  f ulfil  the  c onve ntion  of  the   Paris  a gr eem e nt  f rom  Decem ber 2 01 5 [6].   The re  is  si gn i f ic ant  gro wth  i n  the  numb e r  of   s olar  phot ovoltai c  in du st r ie s  in  al l  ov e r   the  w or l d.   Global   M ar ket   O utlo ok  f or  Photo vo lt ai cs  2014 - 2018  [ 7]  prese nted  t he   rece nt  sta ti sti c  f or  the   P V  sect or .   Accor ding  t o  t he  repo rt,  t he  e xcell ence  i n  t he   sect or’s   d eve lop me nts   was   i n  2013.   T he  ne w  i ns ta ll ed  ca pa ci ty  was  a bout  38. 4  gig a watt s  w or l dw i de  in  t ha t  year.  E urope  was  t he  le ad ing   reg i on  wit h  the   hi gh est   global   mar ket  instal le d  capaci ty  f or  a  long  pe rio d,   bu t  the  pos it ion   occ up ie d  by   Asia  no w ,  an d  this  ha ppene d   because   of  t hr e e facto rs:   1.   Great  num be r of  C hin a ’s  i nv e stment,  whi ch  le d i t t o be  best P V mar ke t i n  the  w or l d   2.  J apa n’s Str ong i nvest me nts    3.  B reak i ng in t he  in vestme nts of E uro pean  con ti ne nt    As   the   w orl d  needs  gro wth  i n  t he   ge ne rated  pow er   of  P V  pa nels,   the r e  is   the   nee d  f or  c on ti nu ous   dev el opments   in  t he  PV  pa ne ls’  fiel d  to   ac hieve   bette r  pe rformance   to   ge ner at e   m or e   powe r   with   acc epted   init ia l  costs.   O ne  of  t he  de vel opments   in   the   P V  sy ste m   is   coo li ng,   wh ic h  w orks   on  t he  PV  cel l’s   te mpe ratur e   to  make  it   do wn   as  muc h  as   po s sible.  S wa pn il   D ubey  et   al.   [ 8]   mentio ne d  that  the  ope rati ng   te m pe ra ture  of  the  PV   pan el   pl ays  a  ro le   in  t he  co nversi on   process .  The  outp ut  powe r  an d  the  el ect rical   eff ic ie n c y  of  the  P V   pan el   de pe nd  li near ly  on  t he   operati ng  te m per at ur e   dec re asi ng  with   cel l’s  te m per at ur e.  G rif fith  et   al .   [9]  fou nd   that  the  rise  in  the  te m per at ur e  of   the   PV   cel l  is  sen sit ive  to  wind  sp ee d,   le ss  to  wind  directi on   wh il e  it   is  insensiti ve  t o  the  at mo s phe ric  te mp e ratu re .  O n  the   ot her   hand,  it   de pends  on  the  im pi ng i ng  irra diati on  i.e.,   the s olar radiat ion   flu x  on the   modu le   or cel l   [16] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Experime nta ll y  evaluati ng  el e ct ric al outp uts  of a PV - T sy ste m  in  Jord an   ( Is sa  Eti er )   423   Anothe r   pa pers  [ 10]   stu died   co olin g  the   P V  cel ls   by   us i ng  a   s ys te m   c al le d  ph otov oltai c  therma l   sy ste m,   w hich   is  one  of  the  te chn i qu e s  to   co ol  the   operati ng  te m per at ur e   of  the  PV  m odule  a nd  getti ng   bette r   performa nce  in   the  ge ne rated  energ y.   Bot h  typ e s  of  resea rc h  in dicat ed  the   enh a nceme nts   in  the  pe rform ance   of   the  cel l  an d  mentio ned   t he   importa nce  of  su ch  s ys te m s  for  the  c ountri es  of   high  s olar  intensit y  a nd   high   ambient te mp e ratur e .    These  pa per s   [ 11 ] - [ 15]  discu sses  as pects  of   a  ph otovo lt ai c/ thermal  ( PV - T)  s ys te m,   w hi ch  desig ne d  for  c oo li ng t he PV s ys te m , wh ic h  le ads  to  a n i ncr ease i n  t he e le ct rical  eff ic ie ncy of t he  s olar  cel l.       2.   DESIG N OF  THE  SYSTE M   M a ny   PV - T  m od el s  de velo pe d  durin g  the   la st  three  deca de s  an d  the y  ca n   be   cl as sifie d  i n  m ulti ple  way s .  T he  mai n  dif fere nce  is   betwee n  the  f la t  plate   PV - T   colle ct or s  a nd  the  co ncen t rati ng   P V - T  colle ct or s.   M a ny   pa per s  [ 16 ] - [ 19 ]  co m pa red   t he  en er gy  pe rfo rma nce   of   dif fer e nt  P V - T/ w  ( water  photov oltai c - th ermal)  colle ct or   desi gn  c onfig ur at io ns .  C omp uter  analysis  us e d  to  obta in  t he  eff ic ie nc y  c urves  of  ni ne  c ol le ct or  config ur at io ns.   At  zer o  re du c ed  te m per at ur e ,  the  t hermal   e ff ic ie ncies  of  s ing le - glazed   a nd  un glazed  s heet - and - tu be  c ollec tors f ound  58% an d 5 2%,   re sp ect ively , whi le  the chan nel - above - P V design i s  65 % .   Re ks ta d  an d  S andnes   pa ste d  c - Si  s olar   cel ls  on  poly mer   th ermal  a bsor ber  to   de velo p  P V - T/ w  [20 ].  The   heat   ab sor ption  was   re du ced  a bout   10 %   of   the   incid en t  ra diati on  th rough   usi ng  t he  so la r   cel ls,  w hile  th e   glazi ng  (if   exi sts)  re du ce d   th e  op ti cal   e ff ic i ency  by  5% .  I t  ser ves   w el l  in  a  l ow - te m pe ratur e   water - he at ing  sy ste m.   Ma ny  oth e r  pap e rs  [ 21 ] - [ 26]  stu die d  the   bac k - sur face  c oo li ng  nume rical ly  an d  ex per ime ntall y  a nd  fou nd  that   the re  is   a   go od  a gr ee ment   bet w een   the   nume r ic al   res ults  a nd  t he   ex pe rim ental   meas ure ments  performe d  f or  the  cl imat e  of   Dh a hran ,  Sa ud i  Ar a bia.   Ba ck   surface   c oo li ng  te c hn i qu e   dr oppe d  si gn i ficantl y  the  mod ule  te mp e ratur e   t o  a bout  20%,   wh i ch  le d  to   a n  i nc rease   in   the   el ect rical   ef fici ency  of  th e  PV  pan el   by  9%.  T his  re sea rch  f oc us es   only  on  t he  wate r  flat   plate   c ollec tors  a nd  us ing  th e  bac ks id e  co olin g  te ch nique .   The follo wing  blo c k diag ram   (F ig ur e  2)   s ho ws  th e  process es in t he used   PV - T s ys te m.           Figure  2. Bl oc k diag ram of  th e sy ste m  w it h t he  c onve ntio na l on e       Jo r da n  c om es   in  a  re gion  ha s  excell ent   pot entia l  for  so la r   ene rgy   ge ner a ti on   beca us e  it   is  ne ar   the   equ at or  with   gl ob al   rad ia ti on   of  20 80  kw/m 2   an d  m or e   tha n  300  s unny  da ys   a  yea r.   Th e  ex per ime ntal  stud y  was  i n  H ashe m it e U niv e rsity , Z arq a , Jor da n.   The  wate r  co ol ing  s ys te m  plays  the mai n  r ol e in the  PV - T s ys te m to get t he  d esi re d  imp r ov e ments i n  powe r  ge ne rati on  of  P V  s ys te m.  T he  s ys te m   co ntained   co m pone nts  to  buil d  the   re qu i red  sy ste m  a nd  the y  are;   two  s olar  pa ne ls,  micr ocont ro ll er  boar d  ( Ardu i no/Ge nu i no),   water  supp l y,   s olen oid  valve ,  le vel  sens or ,   te mp erat ur e  se ns or,  the rmal re sist or s a nd  pc device.   On e   of  t he  PV  pa nels   e ng a ge d  with   the   wat er  c ooli ng  s ys t em,   w hile  a no t her  on e   us e d  to  co mp a re   betwee n  the  P V - T  sy ste m  an d  the  c onve ntion al   P V  s ys te m.  Fi gure  3  gi ves  a n  act ual  picture  f or   t he   PV - T  sy ste m.       R a d i a t i o n P V   M o d u l e   w i t h o u t   c o o l i n g   s y s t e m P V   M o d u l e   w i t h   w a t e r   c o o l i n g   s y s t e m C u r r e n t - v o l t a g e   M e a s u r e m e n t   C o n t r o l   s y s t e m   u s i n g   A R D U I N O E v a l u a t i o n Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch   202 1   :   42 1   –   4 3 0   424       Figure  3. The   PV - T s ys te m       M ic r ocontr oller  boar d  is  the  br ai n  of  the  s yst em,  w hich  c on t ro ls  of   al l  el ect ro mec han ic al   par ts  an d  read s   data;   Fi gure   4  s hows   the  c ontrol   sc hemati c  diag ra m  of  th e  s ys te m.  Water   s up ply  pr ov i des   us  with   require d  water  for  the  c ooli ng  process .  T he  s olen oid   v al ve   con t ro ls  t he  w at er  flo wing  from  t he  wate r  t ank  to   the  P V - T   syst em  th rou gh  the  data,  wh ic h  prov i ded  by  t he  l evel  se ns or.   T he  te m per at ur e   sens or  meas ur es  the   te mp erat ur e   of  the   water   insi de  t he   P V - T   s ys te m.   T he   th ermal  resist ors   an d  pc  de vic e  are   nee ded   f or  the   el ect rical  measu re ments t hat a re clarifie d  in  the met hodolo gy secti on.           Figure  4 .   The  c on t ro l sc hem at ic  d ia gram  of t he pr oject   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Experime nta ll y  evaluati ng  el e ct ric al outp uts  of a PV - T sy ste m  in  Jord an   ( Is sa  Eti er )   425   Ele ct rical   measur e ments  were  mo stl y  the  s ource  of  the  da ta   that  us ed  i n  stu dy i ng   t he   beh a viour  of  the  P V - T   s ys t em.  A s  t he  pa per  base d  on  e xp e rime nts,  t he n  the re  we re  require d  t oo ls  to  meas ure  dif fer e nt  el ect rical   measur e ments  f or   t he  s ys te m.   Dat a  acq uisit ion   boar d  was  desig ned  to  meas ure  the  act ual  ph ys ic al   read i ng s   f rom  the  s ys te m  (tempe ratur e   a nd  vo lt age ),  an d  t o  ta ke   lo gical   comma nds  bas ed  on  the  data  that  it   receives   f rom  the  se nsors .  Mult imet er  a nd  te mp erat ur e   gun  us e d  t o  c he ck  i f  t he  volt age  a nd  te mp e ratur e   read i ng   flo w  c orrectl y  an d  giv e  the  act ual  phys ic al   sit uatio n  ab out  the  syst em.  The  dig i ta l  Py rano mete r  an d  A ne momet er  use d  t o  meas ure  the s olar  i nten sit y  an d  t he wind sp eed , r e sp e ct ively.       3.   METHO D   Every  s ys te m   has  a  meth od  to  ac hieve  t he  desire d  go al s .  Ther e   are  fact or s   sho uld   be  existe d  i n  the   method  t o  gu a r antee  sm ooth ne ss  of d iffe re nt  process es  a nd g et ti ng   t h e d esi red  cooli ng w hi ch  can   inc reas e  the  el ect rical   eff ic ie ncy  of  t he  P V - T   s ys te m,   a nd  al l  that  de pe nds  on  ri gh t   pr e par at io n  an d  c onnecti ons   to  the  sens or s ,  el ect r om ec han ic al   de vices  an d  ca bl es  with  the  microc ontrolle r   boar d.   Fig ur es   5  shows  the  flo wch a rt   of the  processe s w it hi n  the  wh ole s ys te m.   Water  flo ws   f r om  the  fee ding   water   ta nk   to  t he  PV - T  sy ste m  wh e n  t he  up per  s olen oid  va lve  is  open   base d  on  a n  order  f rom  t he  microc ontrolle r.   The   fl ow i ng  kee ps  goin g  unti l  the  micr oc on t ro ll er   gets   a   sig nal   from  the  le vel  sens or   in dicat es  that  the  ta nk  of  the  P V - T   sy ste m  is  f ull  of   water,  t he n  the  mic ro c ontr oller  giv es   an   orde r   to  the   so le noid  valve  t o  be  cl os ed .  Water  in  the  PV - T  s ys te m’ s  ta nk  ke eps  c ooli ng  the  P V   pan el   t hro ugh  the  heat  e xc ha ng e   bet ween  the  water   in   in side  it   an d  the   bac ks ide  of  t he  P V  pa nel.  Af te r   a   per i od,  water  reaches  t o  an   ineff ic ie nt  te mp e ratur e  f or  the  co oling   process;  ba sed   on   t hat  sit uation  th e   te mp erat ur e   se ns or  sen ds  a  sign al   t o  t he  microc ontrolle r  to   sta rt  disc hargin g  t he  w at er  f rom  t h e  PV - T  sy ste m ’s  ta nk  by ope ning the  low e r  s olen oi d valve.       P V   m o d u l e   w i t h   c o o l i n g   s y s t e m A R D U I N O C o n t r o l l e r R a d i a t i o n W a t e r   i n   P V T   m a x i m u m y e s n o O p e n   u p p e r     v a l v e   a n d   c l o s e   l o w e r   v a l v e W a t e r   T e m p .   ≥   4 0   C   º O p e n   l o w e r     v a l v e   a n d   c l o s e   u p p e r   v a l v e W a t e r   i n   P V T   m i n i m u m y e s y e s n o n o     Figure  5 .   Flo w char t  of the  PV - T  s ys te m  proc ess       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch   202 1   :   42 1   –   4 3 0   426   4.   RESU LT S  AND DI SCUS S ION   Ele ct rical   per f ormances  of  th e  PV - T/w  s ys te m  pr e sente d  in  this  pa pe r  al ong  with  a  co mp a rison  o f   diff e re nt  mete orolo gical   co ndit ion s   to  i nv e sti gate  the  fun ct ion   of  the  PV - T/w  sy ste m .  T he  par a mete rs  include   PV  volt age,   P V  c urre nt,  el ect rical   eff ic ie nc y  a nd  l oa d.  These   pa ramet ers  ca n  gi ve   a n  a de qu at e   in di cat ion   wh et her   t he  c oo li ng  mecha ni s m  co uld   m a ke  im prov e me nts  in  the   el ect rical   per f orm ance  of   the   P V - T/ w  sy ste m.  Seve ra l  cl imat ic   factor s  can  im mens el y  aff ect   the  pe rformance  of   the  PV   s ys te m  su c h  as  the  am bient   te mp erat ur e ,  the  so la r  ra diati on,  an d  the  wind   s pee d  since   the  maxim um  power   po int  tracki ng   c urve  var ie s   with the se f act or s .   The  te m pe ratu re  var ia ti on  of  the  m odule  s urface  ( bac k  a nd  fron t )  a nd  the  wind  s pee d  th r oughout  the   te st  day  s how n  in  Fig ur e   6.  T he  maxim um  t empe rature  of  the  f r on t  surfa ce  of  t he  PV - T   m odule  was   49  ℃,  wh il e  th e   ma xi mu m   te m per at ur e   of  t he  back  surface   was   46  ℃   at   noonti me.  T he  a ve ra ge  wind  s pee d  durin g  the test  d a y wa s almost  4.5 m/ s.         Figure  6 .   ho ur l y variat io n of t he  m odule te m per at ur e  ( back  and f ront)     an d  the  w i nd s peed th rou ghout t he  te st  da y       PV - T  m odule  reduces  t he  hi gh  te mp e ratu re   eve n  if  the   a mb ie nt  te m pe r at ur e  a nd  the  i rr a diati on   a re  high.  As  sho w n  in  Fi gure  7,   the  maxim um  PV - T  m od ule  surface  te mp e ratur e  was   at   noon ti me,  and   t he  te mp erat ur e   re ached  to   49  ℃ .  T his  high  te mp e ratur e   relat ed  t o  the   ma xi mu m   am bient  te mp erat ur e   ( w hich   is  31 ℃ )  a nd a  hig h i rr a diati on (wh ic h  is  690 w /m2).   Durin g  the   sa me  c onditi on  a t  noonti me,   the   ma ximum  te m per at ur e   of   the   conve ntion al   pa nel  s urface  reache d  59  ℃,   an d  t his  me an s  that  t her e   is  10  ℃   di ff e rence   bet ween  the   PV - T   an d  the   co nventio nal  pan e l   su r faces,  s o  the  tempe ratu re r e du ct io n reac he d  to  16.9 5%  at   noonti me.   The  volt age  va riat ion   betwee n  the   tw o  pa ne l s  decr e ased   if  there  is   hi gh  or   low  am bient  t empe rature.   Fo r   the   high  ambient   te mpe ratur e   case ,  t he  heat  e xc ha ng e   betwee n  coo li ng   water   an d  pa nel’s   su r faces   becomes   fast   wh ic h  s horte ns  the   co olin g  cycle.  For   the   lo w  a mb ie nt  te mp erat ur e   ca se,  th e  im pact   of  t he  coo li ng  s ys te m  in  t he  P V - T   mod ule  bec ome s  lo wer,  be cause  t he  te m per at ur es   of  th e  two  pa nels’   su r faces  become l ow.  F igure  8  s hows  the  vo lt age s  of  t he panels  at di f fer e nt p a nel te mp e ratur e s  dur ing  t he  te st  day.   The  im pact  of  te mp erat ur e  cl early  disp la ye d   by   t he  c onve ntion al   a nd  P V - T   pa nels’  I - V  (c urre nt  vs   vo lt age )  c urve.   The  diff e re nt  com bin at io ns   of   t he  cu rr e nt  and   t he  vo lt ag e  that  can  pro du ce d  by  P V - T  an d  conve ntion al  panels  unde r  exi sti ng   co ndit ions  sh ow n  by  I - V  cu rv e s.  Ne xt   Figure  sho ws  two  I - V  cu rv e s   of   the   conve ntion al   a nd  P V - T  pa ne ls  that  ge ner at ed  at   69 0  W/ m2  of   so la r  i ntensity .  T he   te mp erat ur e   of  the  conve ntion al  panel wa s  57 ℃ , while  tem perat ur e  of the  PV - T  pan el   was  40 ℃ .       0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 9 10 11 12 13 14 15 Wind   speed  (m/ s) Tem perature  ( ° C) Ti me  ( Hr) PVT  Front su r fa c e PVT  b ac k s ur f ac e W i nd   sp eed Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Experime nta ll y  evaluati ng  el e ct ric al outp uts  of a PV - T sy ste m  in  Jord an   ( Is sa  Eti er )   427       Figure  7 .   V aria ti on   of p a nels’   su r faces tem pe ratur e s at  dif fe ren t s olar  inten sit ie s an d  a m bient temp eratu r es  durin g  t he  te st  day           Figure  8 .   V olta ges of P V - T  m odule a nd the  c onve ntion al  p a nel w it h di f fe r ent p a nel tem pe ratur e s  durin g t est   day           Figure  9 .   I - V  c urves o f  c onve ntion al  a nd P V - T   pan el s   20 30 40 50 60 70 0 200 400 600 800 9 10 11 12 13 14 15 Te m per ature   ( ° C) Solar  intensi ty (W/ m2) Ti me  ( Hr) Irr a di a t i on PVT  p ane l  s urface te mpe rat ure Conv e nti onal panel  su rface temp erat u r e Amb i en t  tem pe rat ure 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 17 18 19 20 21 9 10 11 12 13 14 15 Te m per ature   ( ° C) Voltage  (V ) Ti me  ( Hr) PVT  p ane l  volt a ge  -  Co ol i ng Conv e nti onal panel  vol tag e PVT  p ane l  s urface te mpe rt ur e  - Cool i ng Conv e nti onal panel  t e mpe rt ure 0 1 2 3 4 5 6 7 0 5 10 15 20 Current  (A ) Voltage  (V ) I-V curve of   c onventiona l  pa ne l I-V curve of   PVT  pan e l Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch   202 1   :   42 1   –   4 3 0   428   As  sho wn   a bove ,  it   is  cl e ar  that  PV - T   pan el   ha d  a   bette r  el ect rical   per f orma nc e  than  the   conve ntion al   pa nel.  The re  is   a  cl ear   increa s e  in   the   ope n  c ircuit   vo lt age   a s  the   te mpe rat ur e   de creases ,  wh il e   the s hort circ uit c urren t i s  alm os t t he  same  f or  bo t h pan el s.   Power  is   the  pro du ct   of  the   curre nt  an d  t he  vo lt age ,  s o  the  P - V   ( po wer - volt age )  c urves  of  the   conve ntion al   a nd  P V - T   pa nel s  in  Fig ur e   10  can  gen e rated   by  the  meas ured  c urren t   an d  volt age.   P - V  curves   sh ow   the  point   w her e   the  po wer  is  ma xim um   (Pma x).   A s  sho wn  in  t he   fig ur e ,  t her e   is  a  sm al l  ga p  in  the   powe r  betwee n  t he  PV - T   m odule  a nd  t he  conve ntion al   P V  pa nel,  beca us e  of  t he  dif f eren ce   betwee n  t heir   op e rati ng  te m per at ur es .  T he   powe r  of  P V - T  mod ule  reac hed   85. 6  Watt ,  w hile  the  co nv e ntio nal  P V   pan el   reache d 8 0.1 Wat t p rod ucin g 6.86%  r ise  in  the elect rical  pow e r.   The  ma xim um  powe r  po i nt  tr ackin g  ( MPPT )  gi ves  a  cl ea r er  vie w  a bout  the  dif fer e nce  betwee n  the   PV - T p an el   an d  t he  c onve ntion al   pa nel  in  pow e r.  MPPT   is   the  e ff ic i en cy  o f   po wer  tra ns f er f r om  the so l ar  cel l  dep e ndin g  on   bo t h  the  am ount  of  s un li ght  that  incide nts  on  the  s olar  a r ray   (s olar  pane ls)  an d  the   el ect rical   char act e risti cs  of   th e  loa d.   A s   sh ow n  in  Fi gure  11,  the  MPP T  of   t he  co nve ntion al   pan el   i s  al mo st  5.3 4  A  an d  15  V ,  wh il e  t he  M P PT  of  the  P V - T  pan e l  is  nea rly  5.3 5  A  a nd  16   V .  Alth ough  t he re  is  no  re mar kab l e   diff e re nce  in   t he  M P PT  bet ween  the   pa ne ls,  the  c ooli ng  sy ste m   on  the   PV  pa nel  kee ps   s howi ng  a  po sit ive   eff ect .           Figure  10 .   P - V  curves  of c onve ntion al   an d P V - T  p a nels           Figure  11 .   M P PT s of the  P V - T  and t he  c onve ntion al   pa nels     0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 5 10 15 20 Pow er (W ) Voltage  (V ) P- V   c urve  of P VT pa ne l  at 40 C P- V   c urve  of c on ve nti onal   pan el at 57 C Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Experime nta ll y  evaluati ng  el e ct ric al outp uts  of a PV - T sy ste m  in  Jord an   ( Is sa  Eti er )   429   5.   CONCL US I O N     The  performa nc e  of   a  P V - T  s ys te m  has  bee n  s uccessfull y  determi ned   i n  an  e xp e riment al   study.  T he   sy ste m  te ste d  unde r  the  cl imat ic   conditi ons  of  Hash e m it e  Un ive rsity,   Jo r da n.   Ba se d  on  the  st ud y,   the   fo ll owin g  ta sks  a nd  c on cl us ion s   s ummari ze d:   A  water   ma nif old  is  fitt ed  backsi de   of  t he   P V  pa nel  i nc reased   the y ie lde d  el e ct rical  p ower . T he  im pact of i ncor porati ng a  thermal c ollec tor wit h   t he  P V mo du le  i nv e sti gated   exp e rime ntall y.   T he  e ff ic ie nc y  of  P V  panel   is  sensiti ve   to  t he  pan el   te mp erat ur e   a nd  it   dec rease s  as  t he   pan el ’s  te m perat ur e  i ncr eases .  The   main   rea so ns  f or  a  high  op e rati ng  te mp e ratur e   of  t he  P V  panel   are  t he   conve rsion  of  li gh t  int o  el ect rici ty  an d  t he  ambient   te mp e ratur e .   T hro ugh  backsi de  c ooli ng  te ch niqu e,  th e   op e rati ng  te m pe ratur e   of  t he  modu le   dro ppe d  sig nifica ntly  by  26%  a nd  a n  increase   of  6.86%  in  t he  el e ct rical  eff ic ie nc y  obs erv e d.   T he   co ntr ol  s ys te m   of  t he  PV - T   m odule  o rg a nize s  the   diff e re nt  pr ocesses   to   achiev e   eff ic ie nt c ooli ng  for  the  m odul e.       REFERE NCE S     [1]   The   Min istry  of   ene r gy  and  Mine ral   R esourc es  Annual  r epor t   201 6.   [2]   Et ier ,   Iss a,   Al  T ara bsheh,   Anas,  and  Mohammad   Ababne ,   “ Ana l ysis  of  solar  rad ia ti on   in  Jordan ,”   Jor dan   J  M ech  Ind  Eng . ,   vo l.   4,   no.   6 ,   pp .   733 - 7 37 ,  2010 .   [3]   Update d  Mast er S tra te gy   of Ener gy  Sect or   in   Jordan  for   the pe r iod   (2007 - 2020).   [4]   Jäge r - W a lda u ,   Arnulf,   Márt a  Szabó,   Nic olae   Scar lat,   and  Fabio  Monforti - F err ari o ,   “ R ene w abl e  el e ct r ic i ty  in  Europe ,”   Ren ewabl e  and   Sustain able   Ene r g y Re v ie ws ,   vo l.    15 ,   no .   8 ,   pp .   3703 - 37 16 ,  201 1 .   [5]   Aper gis,  Ni cholas,  and   Jam es  E .   Payn e.  “ Ren e wable  en er gy  co nsumpti on   and   e conom i c  g rowth :  evi den ce  fro m   a   pane l   of  OECD  count ri es ,”   Ener gy   pol ic y ,  vol .   3 8,   no .   1 ,   pp .   656 - 660 ,  2010 .   [6]   Al - oma ry ,   Mura d,   Mar ti n   Kal tsc hmi tt,   and   Chris ti an   Be cke r ,   “ Elec tr ic i ty  sys tem  in  Jordan :  St at u s  &  pr ospec ts ,”   Re newab le   and   Sustainabl e   Ener gy  R ev i ews ,   2 01 7.   [7]   EPIA   Europ ea n   Photovolt aic   Ind ustry  As socia ti o n ,   “ Globa l   ma rk et  outl ook   for   ph otov olt a ic s   2014 - 2018 ,”   Bruss el s ,   Bel gium 60, 201 4.     [8]   Dubey ,   Sw apni l ,   Ja ti n   Narot am  Sarva iya,  and   Bhar at h   Sesha dri.  “ T e mpe r at u re  d epe nd ent  p hotovol taic   (PV )  ef fic i enc y   and   its   ef fect  on   PV   pr oduct ion   in the   world  -   a  r evi e w , ”  En er gy   Pr o ce d ia   pp  31 1 -   321 , 2 013   [9]   Gr if fit h,   John  S . ,   Mulch and  S .   Rat hod,   and   Jo el  Paslaski.  “ Some   te sts   of   flat   pl at e   pho tovol t ai c   modu le  c el l   te mp era tur es  in   simul ated  f ie ld   c ondit ions ,”   In   15 th  Pho tov ol tai c   Spec ia li sts Conf er ence ,  1981 ,  pp .   822 - 830 .   [10]   Al  T ara bsheh,   Anas,  Spyr ο s  V oute t aki sb,  Atha nasios  Ι.   Pap ad opoulosb,   Panos  Sefe rl isb,  Iss a  Et ier ,   and  Om a r  Sara ere h a.  “ Inv e stiga ti on   of  te m per at ur e  ef fects  in  ef fi cienc y  improveme n t  of   no n - uniform ly   coo le d  pho tovol t ai c   ce l ls ,”   Chemic a l   Engi n ee ring   T rans act ions ,   vo l . 3 5,   no .   2 ,   pp.   138 7 - 1392 ,   2013 .   [11]   Al  T ara bsheh ,   A nas,   Iss a   E ti er ,   Hass an  Fath,   Ab dual l ah  Gha zal,   Y ousef  Morci ,   Mohame d  As ad,  and  Amg ad  El  Haj.  “ Perform an ce  of   photovo lt a ic  c e ll s  in  pho tovol t a ic  the r mal   (PV T)  modu le s ,”   IET   R ene wabl e   Po wer  Gene rat ion ,  vol.   10 ,   no .   7 ,   pp .   101 7 - 1023 ,  20 16 .   [12]   Ahmad  Fudhol i,  Nur  Fa rha na   M ohd  Ra za l i,   Abr ar  R idwan,  R ad o   Y endr a ,   H art o no,   Ari   Pani   Des vina ,   Ma ji d   Kha n   Bin  Maja h ar  Ali,   Kam aru z zama n   Sopian ,   “ Overvi ew   of  Photovolt a ic   Th e rma l  (PV T)  W at er  Co ll e ct or , ”   Inte rnational   Jo urnal  of Powe r  El e ct r oni cs  and  Dr iv e  Syst em  ( I J PE DS) ,  vo l .   9,   no . 4,   pp.   1891 - 18 98 ,  2018 .   [13]   S.  Singh,  S.  Agrawal ,   D.  V .   A va sthi  and  A.  Sara sw at ,   “ El e ct ri cal   ene r gy  ana lysis   and  opt im i za t io n  of  s ingl e  p ass  ungla z ed  PV T   sys te m  using  e volut iona ry   al g orit hm , ”   2015  1st  Inte rnationa l  Confe r ence  o n  Nex t  Gen erat ion   Computing  T ec h nologi es  (NGCT ) ,   Dehr adun, 201 5,   pp .   814 - 819 ,   doi:   10 . 1 109/NGCT . 2015. 7375233.   [14]   F .   Le on forte,  C .   Del  Pero ,   N. A st e,   A.   Migli ol i,  L .   Croc i  and  G .   B esa gni,  “ Ene r gy  assess me nt  and   moni tori ng   of   a   novel   photovo ltaic - the rm al   col l ec tor  d esigne d   f or  solar - assisted   hea t   pump  sys t em s, ”   in  I ET   R ene wabl e  Pow er  Gene ration ,   vol .   14,   no.   13,   pp.   2 323 - 2330,   5   10  2020,   doi :  10 . 10 49/i et - rpg. 2020 . 010 8.   [15]   Ahmad  Fudholi,  Muhamm ad   Z ohri,   Iv an  T aslim,  Mer it a  A yu  Indria nt i,   In ta n  Noviant ar i  Man yoe,   “ The or etic a l   appr oac h   model   of  buil d ing  in te gra te d  pho tov olt aic  the rm al   ai r  col l ec tor , ”  I nte rnational   Jo urnal  of  Pow er   El e ct r oni cs  and  Dr iv e  Syst em  (I J PE DS) ,   vo l .   1 1,   no .   2 ,   pp .   1002~ 1010 ,  2020 .   [16]   H.  A.  Zond ag,  D .   W .   d e  V ri es,   W .   G.   J.  v an   Helden,  R .   J.   C .   v an  Z oli ngen ,   and  A.  A.  van   Ste enhov en,  “ Th e   the r ma l   and  e lectr i ca l   yi el d  of   a   PV - the r ma l   colle ct or , ”   S olar E ner g y ,   vol .   72,   no.   2,   pp.   1 13 – 128,   2002 .   [17]   H.  A.   Zonda g ,   D .   W .   de   V ri es,   W .   G.   J.   v an   Held e n,   R .   J.   C .   van   Z oli ngen ,   and  A.   A.  v an   Stee nhov en,  “ The  yi el d   o f  dif fer ent c o mbi n ed  PV - the rm al collector  d esigns, ”   Solar  Ene r g y ,   vol.   74 ,   no .   3 ,   pp .   253 – 269 ,   2003 .   [18]   Adnan  Ibr ahi m ,   Sohif   Mat ,   A hma d   Fazliz an  Ab dull ah,   Ah m ad  Fudhol i,  Ka ma ruz za m an   Sopian,  “ Outdoor  Perform ance  Ev al ua ti on  of   Bui l ding  Int egr a te d   Photovolt aic  Th erm a l  (BIPV T)  Solar  Col le c tor  with  Spira l  Flo w  Abs orbe rConfigura ti ons, ”   Int ernati onal Journal of  Powe r E lectr o nic s and  Dr iv e  S yste m ( IJ PE DS) ,  vol .   9 ,   no .   4,   pp .   1918 - 1925 ,  201 8 .   [19]   S.  Singh,  R.   K.   Singh  and  G.  N.  T iwar i,   “ Ef fe ct  of  Os ci ll a tory  W ater  Flow  on  the   Perform ance   of  Photovolt a ic   The rm al   Sys tem   in  Summ er  Co ndit ion, ”   2018   I nte rnational   Co nfe r en ce  on  Co mputati onal  and   Characte rizatio n  T ec hn ique s  in   Engi n ee ring   &   Scienc es  (CCT ES) ,   Luc know ,   Ind i a,  2018,   pp.   221 - 226,   d oi:   10. 1 109/CCT ES . 2018. 8674075 .   [20]   B.   Sandn es  and   J.  Rekst ad,  “ A   p hotovol taic/ther ma l   (PV /T )   co llect or   with   a   pol yme r   absorbe r   p la t e.  Exp eri m ental   study a nd  ana lytical  mod el, ”   Sol ar E ner g y ,   vol. 7 2,   no .   1 ,   pp .   63 – 73,   2002   [21]   Baha id ara h ,   H. ,   Abdul  Subhan,   P .   Gandh ida san ,   and  S.   Rehman .   “ Perfor ma n ce   eva lu at ion   of  a  PV   (photovol t aic)   modul e   by  b ac k  surfac e   wate r   co oli ng  for   hot   cli ma tic  condi t ions ,”   Ene r gy ,  vol .   59 ,   pp .  445 - 453 ,  2013 .   [22]   Junghoon  Lee,   Seong  Bae g  Ki m,   Gyung - Leen  Park ,   “ Da ta   Analysis  for  Solar  E ner gy  Gene ra ti o n  in  a  Univ ersity  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch   202 1   :   42 1   –   4 3 0   430   Microgr id ,”   Int e rnational   Journ al  of  E lectric a l  and  Computer  E ngine ering   (I JECE ),   vol .   8 ,   no .   3,   pp.   1324 - 133 0,   2018.   [23]   G.  N.  T iwar i  and   A.  Gaur ,   “ Photo volt aic  th ermal   ( PV T)  sys te ms a nd  it s a ppl ic a ti o ns, ”   2nd  Int ernat ional   Confer en c e  on  Gr ee n   En er gy   and  T ec hno logy ,   Dhak a, 2014, p p.   132 - 138 ,   doi : 10.1 109/ICGET . 2014. 6966678.   [24]   A.  Haz i ,   R.   Grig ore   and  G.  Ha zi,   “ Ene r gy  ef fic i e ncy   of  the   PV T   sys te m  used  in  i ndustry , ”   2012  1 1th  Inte rnat iona l  Confe r en ce   o n  Env ir onm en t  and  Elec t rical   Eng ine e ring ,   V enice ,   2012,   pp.   235 - 240,   d oi:  10. 1 109/E E EIC.2012.6221579.   [25]   Bena bed   Khadi dja ,   Boudghene  Stam boul i  Amine ,   B ena bad ji   Noureddi ne,  “ C ontrol   and   supe rvision  of  a   sol ar   el e ct ri c  sys tem ,”  Int ernati onal   Jo urnal  of   Pow er  El e ct r oni cs  and   Dr iv e  S yste m   (IJ PE DS) ,   V o l.  10 ,   No.  4,   pp .   2096 - 2100,   2019 ,     [26]   Othma ne   Salam a,   Abdelm ou men  T abya oui ,   M oham ed   Benc h a gra ,   “ Control   Methods  on  Th ree - phase   Pow er   Convert ers  in  Ph otovol taic   Sys tems, ”   In te rnation al  Journal  o f  Po wer  Elec tr on ic s  and  Dr iv e  S ystem   (IJ PE DS) ,   vol .   9,   no . 4,   pp.   1851 - 1865 ,  2018 .       BIOGR AP HI ES OF  A UTH ORS         Is sa  Etie r   was  born  in  Ramtha ,   Jordan  He  re ceive d  his  Mast er’ s  and  Ph.  D.  De gre es  in   El e ct ri ca l   Eng.  i n  Institute   of   E ner gy  and   Auto ma ti on   Te chno l ogy  from   T .   U.   Berl in   in   1996  and  2005 .   His  rese arc h   int er ests  includ e  Ren ewa ble  E ner gy  sys te ms,   Ene rgy   conve rsion  and P hotovol ta i c  Sys te ms  .           Salem  Nijm eh   was  born  in  Am ma n,   Jordan   He   rec e ive d   his   Ph   D.  Degre e   in   M ec han ic a l  Eng.   fro m   th e  Univer sity   of   R ea ding ,   U.K.   H is  rese arc h   int e rests  in cl ud e  R ene wabl e   Ene rgy and  HV AC sys te ms  .         Mohammad  Al   Sh daifat   was  b orn  in   AL   Mafr a q,   Jord an   He   re c ei ved   his   b ac he l or's  and  Master ’s  Degre es  in  mecha ni c al   Eng.  And  en erg y  sys te ms  in   Instit ut e  of   M ec han ic a l  engi ne eri ng   fro m  Hashem ite  U nive rsity   Z arq a   in  2014   and   20 17.   His  r ese ar ch   intere sts   inc lud e  En erg y  s ystem s, Ener gy   conve rsion  and biom ass sys te ms .           Omar   k halid  sh ihab   Al - Obaidy   was  born  in  Baghda d  ira q .   He   recei ved   his   ma ster’ s   degr ee  in   mec hani c al   Engi n e eri ng/ Ene rgy  sy stem s  from   Th e  Hashem it e   u nive rsity  za rqa _ jorda n   in  20,   April ,   2017 . His   rese ar ch  in terests i nc lude e ne rgy  sys te ms         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.