Zonvolgende mozaïek fotovoltaïsche array voor gebruik in gebieden met beperkte ruimte

Wetenschappers in Zuid-Korea hebben een vorm-transformeerbaar 3D PV-systeem gefabriceerd op basis van mozaïek-zonneceleenheden waarvan wordt beweerd dat het een ideale oplossing is voor zowel stedelijke als landelijke omgevingen met beperkte gebieden voor de inzet van fotovoltaïsche cellen.

Het voorgestelde systeem is gebaseerd op componenten van een vormgeheugenlegering die fungeren als actuatoren, op basis van de temperatuur van de zonnecel, om de vorm van de array automatisch aan te passen als reactie op de zon's positie, zonder dat er machines nodig zijn."Het dwarsdoorsnede-oppervlak loodrecht op het invallende licht neemt toe naarmate de actuator de panelen afvlakt, wat een geautomatiseerd zonnevolgeffect mogelijk maakt," legden de onderzoekers uit."Bovendien kan dit zonnevolgconcept worden toegepast op mozaïekmodules, die het voordeel hebben dat ze algemeen beschikbare commerciële kristallijn silicium (Si) zonnecellen gebruiken."

Volgens het onderzoeksteam kan het PV-systeem de elektriciteitsopbrengst in een dag met 60 procent verhogen in vergelijking met een vast vlak paneel vanwege de kortere schaduwlengte en het bifaciale effect dat wordt verkregen tijdens vormtransformatie."Direct licht wordt effectief verzameld op sommige oppervlakken en verstrooid en gereflecteerd licht wordt verzameld op andere oppervlakken, een effect dat niet kan worden verkregen in zonnemodules die conventionele volgsystemen gebruiken," benadrukten ze.

De zonnecellen werden in verschillende vormen gesneden, zoals rechthoeken, gelijkzijdige driehoeken en rechthoekige driehoeken, waarbij siliconenrubber of een metalen gaas als ruggengraat werd gebruikt om de 2D-boogvorm te creëren. De cellen werden met regelmatige tussenpozen op de ruggengraatstrip geplaatst en met metaaldraad of textielelektroden met elkaar verbonden en gesoldeerd. De strips van vormgeheugenlegering zijn gemaakt met een nikkel-titanium vormgeheugenlegering en aangebracht op het oppervlak van elk zonnecelpaneel. De mozaïekzonnecellen werden vervolgens ingekapseld in een siliconenmateriaal met behulp van een omhulselmethode.

De onderzoekers wezen erop dat in de mozaïekmodules de transformatie van de zonnecelreeks wordt veroorzaakt door de componenten van vormgeheugenlegering tussen de mozaïekelementen en in de koppelingsruimten."Daarom is de temperatuur van de vormgeheugen-legeringscomponenten tussen de zonneceloppervlakken belangrijker dan de temperatuur van de oppervlakken zelf," zeiden ze ook."De temperaturen van de componenten van vormgeheugenlegering die zich tussen de zonneceleenheden op een afstand van 3 mm van het celoppervlak en die van de verbindingsruggengraat bevinden, volgen een vergelijkbare trend als de temperatuur van het zonneceloppervlak, maar met waarden die zijn 2–6 rangC lager."

Het apparaat werd getest onder standaard verlichtingsomstandigheden en de prestaties werden vergeleken met die van conventionele vaste flatpanels. De systeemefficiëntie werd geëvalueerd op basis van het maximale uitgangsvermogen van de array per geïnstalleerde oppervlakte-eenheid.

Het uitgangsvermogen van de mozaïek-arrays van zonnecellen bleek te dalen met toenemende invalshoek (AOI) of af te nemen bij het volgen van de cosinus van de AOI."De superieure zonnevolgprestaties van de vorm-transformeerbare 3D mozaïek-zonnecelarrays werden echter weinig beïnvloed door de AOI," de Koreaanse groep specificeerde, en merkte op dat de op het geïnstalleerde gebied gebaseerde efficiëntie in alle gevallen werd verhoogd door de vorm-transformeerbare zonne-tracking."De efficiëntie van vorm-transformeerbare mozaïek-zonnecelarrays met betrekking tot het installatiegebied kan superieure omnidirectionele prestaties bieden in vergelijking met platte vaste zonnepanelen."

Strakke driehoekige zonnecellen vertoonden de beste prestaties in de korte boog en boden superieure prestaties onder omnidirectioneel invallend licht."Het deel van de array dat zichzelf in de schaduw stelt tijdens vormtransformatie, fungeert als de achterkant van een bifaciale fotovoltaïsche module, en biedt vorm-transformeerbare mozaïek-zonnecelarrays met de voordelen van zowel een zonnevolgsysteem als een bifaciale PV-module," concludeerden de wetenschappers."Deze studie introduceert het vorm-transformeerbare fotovoltaïsche moduleconcept; Er zijn nog veel meer onderzoeksgebieden, waaronder efficiënt energiebeheer van elke cel en 3D-ontwerpen die geschikt zijn voor specifieke toepassingen."

De celtechnologie werd in de krant geïntroduceerd"Geautomatiseerde vorm-transformeerbare self-solar-tracking mozaïek-kristallen Si-zonnecellen met behulp van in-situ vormgeheugen-legering aandrijving," gepubliceerd in wetenschappelijke rapporten. De onderzoeksgroep wordt gevormd door wetenschappers van het Korea Electrotechnology Research Institute en de University of Science and Technology.