SavedAdd your journal

Journals / Mühendis ve Makina / 2026 / Cilt: 67 Sayı: 723

INVESTIGATION OF THE USE OF PHASE CHANGE MATERIALS IN THE COOLING OF PHOTOVOLTAIC PANELS

FOTOVOLTAİK PANELLERİN SOĞUTULMASINDA FAZ DEĞİŞİM MALZEMELERİNİN KULLANIMININ ARAŞTIRILMASI

Ali Köse(İSTANBUL GEDİK ÜNİVERSİTESİ, GEDİK MESLEK YÜKSEKOKULU)0000-0002-0426-5159
Utku Canci Matur(İSTANBUL GEDİK ÜNİVERSİTESİ, GEDİK MESLEK YÜKSEKOKULU)0000-0001-6342-5645
Özlem Çakir(İSTANBUL GEDİK ÜNİVERSİTESİ)0009-0005-4227-598X
Gözde Konuk Ege(İSTANBUL GEDİK ÜNİVERSİTESİ, GEDİK MESLEK YÜKSEKOKULU)0000-0001-7349-0416
Mücahit Ege(İSTANBUL GEDİK ÜNİVERSİTESİ)0000-0001-7822-3528
Pages
310–333
Publication Date
2026-06-30
🏛️Bibliographic metadata and full text access for this article are provided via DergiPark.
DergiPark Record ↗
✨

AI Summary & Key Takeaways

AI Insight
⚡ TL;DR(Too Long; Didn't Read)

Through a literature review, trends in PV-PCM studies over the years are highlighted and PCM properties such as latent heat of fusion, melting temperature and material thickness are compared among various organic compounds.

📌 3 Key Takeaways

🎯
Objective & Hypothesis:Studies on improving the energy efficiency of photovoltaic (PV) panels are increasing day by day.
📊
Key Findings & Data:Since increased panel temperature has a negative impact on energy conversion, there are many different cooling applications.
💡
Conclusion & Impact:Through a literature review, trends in PV-PCM studies over the years are highlighted and PCM properties such as latent heat of fusion, melting temperature and material thickness are compared among various organic compounds.
🔬Design:Review & Systematic Survey
📍Scope:Comprehensive Sample
⚙️Variables:Faz Değiştiren Malzeme · Fotovoltaik Panel · Enerji Depolama

Abstract

Studies on improving the energy efficiency of photovoltaic (PV) panels are increasing day by day. Since increased panel temperature has a negative impact on energy conversion, there are many different cooling applications. Among these applications, it is known that it is possible to realize high efficiency surface cooling without the need for additional energy consumption with the use of phase change materials (PCM) as an alternative to energy-consuming active cooling systems such as the use of pumps. PCMs, which are usually provided with a plate to remain stationary on the panel surface during the state change, perform cooling by absorbing excess heat through latent heat storage. This study focuses on the main factors affecting PV panel efficiency, the types and thermal properties of PCMs, and current cooling applications combining PV and PCM technologies. Through a literature review, trends in PV-PCM studies over the years are highlighted and PCM properties such as latent heat of fusion, melting temperature and material thickness are compared among various organic compounds.

Özet

Fotovoltaik (PV) panellerin enerji verimliliğini artırmaya yönelik çalışmalar her geçen gün artmaktadır. Panel sıcaklığının artması enerji dönüşümünü olumsuz etkilediği için birçok farklı soğutma uygulaması bulunmaktadır. Bu uygulamalar arasında pompa kullanımı gibi enerji tüketen aktif soğutma sistemlerine alternatif olarak faz değişim malzemeleri (PCM) kullanımı ile ek enerji tüketimine gerek kalmadan yüksek verimli yüzey soğutması gerçekleştirmenin mümkün olduğu bilinmektedir. Genellikle durum değişimi sırasında panel yüzeyinde sabit kalması için bir plaka ile sağlanan PCM'ler, gizli ısı depolama yoluyla fazla ısıyı emerek soğutma gerçekleştirir. Bu çalışma, PV panel verimliliğini etkileyen ana faktörlere, PCM'lerin türlerine ve termal özelliklerine ve PV ve PCM teknolojilerini birleştiren mevcut soğutma uygulamalarına odaklanmaktadır. Literatür taraması yoluyla, PV-PCM çalışmalarında yıllar içindeki eğilimler vurgulanmakta ve gizli füzyon ısısı, erime sıcaklığı ve malzeme kalınlığı gibi PCM özellikleri çeşitli organik bileşikler arasında karşılaştırılmaktadır.

🔖

Cite This Article

Köse, A., Matur, U. C., Çakir, Ö., Ege, G. K., Ege, M. (2026). INVESTIGATION OF THE USE OF PHASE CHANGE MATERIALS IN THE COOLING OF PHOTOVOLTAIC PANELS. Mühendis ve Makina, Cilt: 67 Sayı: 723, 310–333. https://doi.org/10.46399/muhendismakina.1739775

📄 Full Text PDF Viewer

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

References (48)

  1. Abhat, A. (1983). Low temperature latent heat thermal energy storage: Heat storage materials. Solar Energy, 30(4), 313–332. Doi: https://doi.org/10.1016/0038-092X(83)90186-X
  2. Aslan, O. (2014). Faz değiştiren malzemelerle güneş enerjisinin depolanması, Master’s thesis, Anadolu University.
  3. Baetens, R., Jelle, B. P., & Gustavsen, A. (2010). Phase change materials for building applications: A state-of-the-art review. Energy and Buildings, 42(9), 1361–1368. Doi: https:// doi.org/10.1016/j.enbuild.2010.03.026
  4. Boz, O. H. (2011). Current Alternative Energy Resource: Photovoltaic Solar Cells (Master Thesis). Balıkesir University, Institute of Science, Balıkesir.
  5. Boztepe, M. (2017). Fotovoltaik güç sistemlerinde verimliliği etkileyen parametreler. EMO İzmir Şubesi Aylık Bülteni, 321, 13-17.
  6. Cohce, M. K., Dincer, I., & Rosen, M. A. (2010). Thermodynamic analysis of hydrogen production from biomass gasification. International Journal of Hydrogen Energy, 35(10), 4970–4980. Doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2009.08.066
  7. Çağırtekin, Ö. (2022). Fotovoltaik Panellerde Isınma Kaynaklı Kayıpları Azaltmak İçin Panel Yüzeylerinin Farklı Tasarımlarla Soğutulması ve Sonuçların Analizi (Yüksek Lisans Tezi). Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Batman.
  8. Demir, H. B. (2019). Güneş Takip Sistemlerinde Panel Sıcaklığının Enerji Üretimine Etkisi (Yüksek Lisans Tezi). Necmettin Erbakan Üniversitesi, Konya.
  9. Elbreki, A. M., Alghoul, M. A., Sopian, K., & Hussein, T. (2017). Towards adopting passive heat dissipation approaches for temperature regulation of PV module as a sustainable solution. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 69, 961–1017. Doi: https://doi. org/10.1016/j.rser.2016.09.054
  10. Elibol, E., Özmen, Ö. T., Tutkun, N., & Köysal, O. (2017). Outdoor performance analysis of different PV panel types. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 67, 651–661. Doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.09.051
  11. Ertunçay, N. (2016). Preparation and characterization of paraffin and polyethylene glycol based phase change materials for white good applications (Tez No. 445104) [Yüksek lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi. Ulusal Tez Merkezi.
  12. Fayaz, H., Rahim, N. A., Hasanuzzaman, M., Nasrin, R., & Rivai, A. (2019). Numerical and experimental investigation of the effect of operating conditions on performance of PVT and PVT-PCM. Renewable Energy, 143, 827–841. Doi: https://doi.org/10.1016/j.renene. 2019.05.041
  13. Gholami, A., Parach, K., & Jafari, B. (2025). Numerical analysis of a photovoltaic panel containing hybrid nanoparticles integrated with PCM in the presence of fixed fins. Case Studies in Thermal Engineering, 70, 106098. Doi: https://doi.org/doi:10.1016/j.csite. 2025.106098
  14. Gong, Z.-X., & Mujumdar, A. S. (1996). Enhancement of energy charge-discharge rates in composite slabs of different phase change materials. International Journal of Heat and Mass Transfer, 39(4), 725–733. Doi: https://doi.org/10.1016/0017-9310(95)00179-4
  15. Grunow, P., Preiss, A., Koch, S., & Krauter, S. (2009). Yield and spectral effects of a-Si modules. In Proceedings of the 24th European Photovoltaic Solar Energy Conference (pp. 2846- 2829).
  16. Herrick, C. S. (2011). Thermal energy storage subsystem for solar heating and cooling applications. Proceedings of 3rd Annual Solar Heating and Cooling Research.
  17. Hossain, M. S., Pandey, A. K., Selvaraj, J., Rahim, N. A., Islam, M. M., & Tyagi, V. V. (2019). Two side serpentine flow based photovoltaic-thermal-phase change materials (PVT-PCM) system: Energy, exergy and economic analysis. Renewable Energy, 136, 1320–1336. Doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.10.097
  18. Ihler, G., Lantzy, A., Purpura, J., & Glew, R. H. (1975). Enzymatic degradation of uric acid by uricase-loaded human erythrocytes. Journal of Clinical Investigation, 56(3), 595–602. Doi: https://doi.org/10.1172/JCI108129
  19. Karafil, A. (2021). Kısmi Gölgelenme Durumundaki Seri Bağlı Fotovoltaik (FV) Panellerde Bypass Diyotunun Kullanılmasının Sistem Gücü Üzerine Etkisi. DEU Muhendislik Fakultesi Fen ve Muhendislik, 23(68), 621–630. Doi: https://doi.org/10.21205/deufmd. 2021236823
  20. Katekar, V. P., & Deshmukh, S. S. (2020). A review of the use of phase change materials on performance of solar stills. Journal of Energy Storage, 30, 101398. Doi: https://doi. org/10.1016/j.est.2020.101398
  21. Katkar, A. A., Shinde, N. N., Patil, P. S., & Tech, M. (2011). Performance & evaluation of industrial solar cell wrt temperature and humidity. Int. J. Res. Mech. Eng. Technol, 1(1), 69- 73. Doi: https://doi.org/10.1016/j.est.2020.101398
  22. Kaygusuz, K. (2024). Faz Değiştiren Kimyasal Maddelerle Enerji Depolama. Interdisciplinary Studies on Contemporary Research Practices in Engineering in the 21st Century-VI, 157. Doi: https://doi.org/10.58830/ozgur.pub426.c1852
  23. Keçel, S., & Yavuzcan, H. G., (2008). Türkiyedeki Bölgesel Sıcaklık Değişimlerinin Güneş Panellerinin Verimliliğine Etkisi. Gazi Üniversitesi Endüstriyel Sanatlar Eğitim Fakültesi, no.22, 12. https://izlik.org/JA38SB43BS
  24. Kenisarin, M. M. (2014). Thermophysical properties of some organic phase change materials for latent heat storage. A review. Solar Energy, 107, 553–575. Doi: https://doi. org/10.1016/j.solener.2014.05.001
  25. Kerem, A., Atik, M., & Bayram, A. (2020). Experimental Investigation Of The Effect Of Surface Cooling On Photovoltaic (PV) Panel System For Electricity Production. Uluslararası Muhendislik Arastirma ve Gelistirme Dergisi, 565–578. Doi: https://doi.org/10.29137/ umagd.659347
  26. Khudhair, A. M., & Farid, M. M. (2004). A review on energy conservation in building applications with thermal storage by latent heat using phase change materials. Energy Conversion and Management, 45(2), 263–275. Doi: https://doi.org/10.1016/S0196-8904(03)00131-6
  27. Madurai Elavarasan, R., Pugazhendhi, R., Shafiq, S., Gangatharan, S., Nadarajah, M., & Shafiullah, G. M. (2025). Efficiency enhancement of PV panels with passive thermal management using PCM: An exhaustive review on materials, designs and effective techniques. Applied Energy, 382. Doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.125217
  28. Matur, U. C., Tüysüz, C., & Köse, A. (2024). Thermal management analysis with different PCMs in Sodium-Ion batteries. International Journal of Energy Studies, 9(3), 445–461. Doi: https://doi.org/10.58559/ijes.1485515
  29. Mehling, H., & Cabeza, L. F. (2008). Heat and cold storage with PCM. Heat and mass transfer, 15, 11-55. Doi: https://doi.org/10.1007/978-3-540-68557-9 Mert, M. S., Sert, M., & Mert, H. H. (2018). Isıl Enerji Depolama Sistemleri İçin Organik Faz Değiştiren Maddelerin Mevcut Durumu Üzerine Bir İnceleme. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 6(1), 161–174. Doi: https://doi.org/10.21923/jesd.331998
  30. Özdemir, Ç. Ö., Akgün, H., Özkan, A., Günkaya, Z., & Banar, M. (2022). Termal Enerji Depolamada Polimer-Nano Malzeme Katkılı Parafin Vakstan Üretilen Faz Değişim Malzemeleri Üzerine Bir Değerlendirme. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 27(2), 877- 896. Doi: https://doi.org/10.17482/uumfd.955078
  31. Özonur, Y., Mazman, M., Paksoy, H. Ö., & Evliya, H. (2006). Microencapsulation of coco fatty acid mixture for thermal energy storage with phase change material. International Journal of Energy Research, 30(10), 741–749. Doi: https://doi.org/10.1002/er.1177
  32. Pasupathy, A., Velraj, R., & Seeniraj, R. V. (2008). Phase change material-based building architecture for thermal management in residential and commercial establishments. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 12(1), 39–64. Doi: https://doi.org/10.1016/j. rser.2006.05.010
  33. Qiu, Z., Zhao, X., Li, P., Zhang, X., Ali, S., & Tan, J. (2015). Theoretical investigation of the energy performance of a novel MPCM (Microencapsulated Phase Change Material) slurry based PV/T module. Energy, 87, 686–698. Doi: https://doi.org/10.1016/j. energy.2015.05.040
  34. Rezvanpour, M., Borooghani, D., Torabi, F., & Pazoki, M. (2020). Using CaCl2·6H2O as a phase change material for thermo-regulation and enhancing photovoltaic panels’ conversion efficiency: Experimental study and TRNSYS validation. Renewable Energy, 146, 1907–1921. Doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.07.075
  35. Rodrigues, E. M. G., Melício, R., Mendes, V. M. F., & Catalão, J. P. S. (2011). Simulation of a solar cell considering single-diode equivalent circuit mode. Renewable Energy and Power Quality Journal, 369–373. Doi: https://doi.org/10.24084/repqj09.339
  36. Rubino, C., Liuzzi, S., Martellotta, F., Stefanizzi, P., & Straziota, P. (2021). Nonwoven Textile Waste Added with PCM for Building Applications. Applied Sciences, 11(3), 1262. Doi: https://doi.org/10.3390/app11031262
  37. Sharma, A., Tyagi, V. V., Chen, C. R., & Buddhi, D. (2009). Review on thermal energy storage with phase change materials and applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13(2), 318–345. Doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2007.10.005
  38. Shawish, H., Özdenefe, M., & Erdem, S. (2025). Performance investigation and machine learning modeling of PV panels equipped with PCM based passive cooling systems. Applied Thermal Engineering, 274, 126588. Doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng. 2025.126588
  39. Shin, Y., Yoo, D., & Son, K. (2005). Development of thermoregulating textile materials with microencapsulated phase change materials (PCM). II. Preparation and application of PCM microcapsules. Journal of Applied Polymer Science, 96(6), 2005–2010. Doi: https://doi. org/10.1002/app.21438
  40. Srinivasaraonaik, B., Sinha, S., & Pratap Singh, L. (2022). Phase Change Materials for Renewable Energy Storage Applications. In Management and Applications of Energy Storage Devices. IntechOpen. Doi: https://doi.org/10.5772/intechopen.98914
  41. Stropnik, R., & Stritih, U. (2016). Increasing the efficiency of PV panel with the use of PCM. Renewable Energy, 97, 671–679. Doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2016.06.011 Şen, İ. E. (2019). Experimental Investigation Of The Effect Of Phase Changing Substance Use In Photovoltaic Panels On Efficiency (Master Thesis). Batman Üniversitesi, Batman.
  42. T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı. (2024, October 1). Yenilenebilir Enerji, Kaynaklar, Güneş. Retrieved 1 October 2024, from https://enerji.gov.tr/
  43. Talu, F., Mert, M. S., & Mert, H. H. (2023). Gizli Isıl Enerji Depolama Sistemleri: Faz Değiştiren Malzemelerin Kullanıldığı Aktif ve Pasif Sistem Uygulamaları. Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 13(1), 531–547. Doi: https://doi.org/10.21597/jist.1190593
  44. Uğur, Z. (2022). Farklı Faz Değiştiren Malzemelerle Kaplanmış Güneş Panelinin Soğutulması ve Enerji Üretiminde Verimlilik Farkının İncelenmesi (Yüksek Lisans Tezi). Batman Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Batman.
  45. Utlu, Z., Aydın, D., & Kıncay, O. (2014). Yeşil Bina Uygulamalarında Gizli Isı Depolama Sistemlerinin Kullanılabilirliğinin Araştırılması. Tesisat Mühendisliği, 144.
  46. Ünal, E. (2011). Brayton Soğutma Makinesi Tasarımı ve Performans Analizi (Yüksek Lisans Tezi). Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
  47. Verma, P., Varun, & Signal, S. (2008). Review of mathematical modeling on latent heat thermal energy storage systems using phase-change material. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 12(4), 999–1031. Doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2006.11.002
  48. Vural Cantuğ Akkaş. (2018, November 30). PV Sistemlerinde Gölge Kaybı ve Bunları Azaltmak için Teknikler, from https://vcantugakkas.wordpress.com/