Sol-sporende tessellated solcellepanel for bruk i plassbegrensede områder

Forskere i Sør-Korea har laget et formtransformerbart 3D PV-system basert på tessellerte solcelleenheter som hevdes å være en ideell løsning for både urbane og landlige miljøer med begrensede områder for utplassering av solceller.

Det foreslåtte systemet er basert på form-minne-legeringskomponenter som fungerer som aktuatorer, basert på solcelletemperaturen, for automatisk å justere formen på matrisen som svar på solen's posisjon, uten behov for maskiner."Tverrsnittsarealet vinkelrett på det innfallende lyset øker når aktuatoren flater ut panelene, noe som muliggjør en automatisert solsporingseffekt," forklarte forskerne."I tillegg kan dette solsporingskonseptet brukes på tessellmoduler, som har fordelen at de bruker allment tilgjengelige kommersielle krystallinske silisium (Si) solceller."

Ifølge forskerteamet er PV-systemet i stand til å øke strømutbyttet med 60 prosent i løpet av en dag sammenlignet med et fast flatt panel på grunn av den kortere skyggelengden og den bifasiale effekten som oppnås under formtransformasjon."Direkte lys samles effektivt på noen overflater og spredt og reflektert lys samles på andre overflater, en effekt som ikke kan oppnås i solcellemoduler som bruker konvensjonelle sporingssystemer," understreket de.

Solcellene ble kuttet i en rekke former som rektangler, likesidede trekanter og rettvinklede trekanter, med silikongummi eller et metallnett som ble brukt som ryggraden for å lage 2D-bueformen. Cellene ble plassert på ryggradsremsen med jevne mellomrom og ble koblet sammen ved hjelp av metalltråd eller tekstilelektroder og lodding. Form-minne-legeringsstrimlene ble laget med nikkel-titan form-minne-legering og påført overflaten av hvert solcellepanel. De tessellerte solcellene ble deretter innkapslet i et silikonmateriale ved bruk av en foringsmetode.

Forskerne påpekte at i de tessellerte modulene utløses transformasjonen av solcelle-arrayen av form-minne-legeringskomponentene mellom tessell-enhetene og i koblingsrommene."Derfor er temperaturen på form-minne-legeringskomponentene mellom solcelleoverflatene viktigere enn temperaturen på selve overflatene," sa de også."Temperaturene til form-minne-legeringskomponentene plassert mellom solcelleenhetene i en avstand på 3 mm fra celleoverflaten og koblingsryggraden følger en lignende trend som temperaturen på solcelleoverflaten, men med verdier som er 2–6 gradC lavere."

Enheten ble testet under standard belysningsforhold og ytelsen ble sammenlignet med konvensjonelle faste flatpaneler. Systemeffektiviteten ble evaluert basert på maksimal effekt fra arrayet per enhet installert område.

Utgangseffekten til de tessellerte solcelle-arrayene ble funnet å synke med økende innfallsvinkel (AOI) eller avta når de fulgte cosinus til AOI."Imidlertid ble den overlegne solsporingsytelsen til de formtransformerbare 3D-tesselerte solcelle-arrayene lite påvirket av AOI," den koreanske gruppen spesifiserte, og la merke til at effektiviteten basert på installerte områder ble hevet av den formtransformerbare solsporingen i alle tilfeller."Effektiviteten til formtransformerbare tessellated solcelle-arrayer med hensyn til installasjonsområdet kan gi overlegen rundstrålende ytelse sammenlignet med flate faste solcellepaneler."

Tettvinklede trekantformede solceller viste best ytelse i den korte buen og ga overlegen ytelse under omnidireksjonelt innfallende lys."Den delen av matrisen som er selvskyggelagt under formtransformasjon fungerer som baksiden av en bifacial fotovoltaisk modul, og gir formtransformerbare tessellated solcellearrayer med fordelene til både et solsporingssystem og en bifacial PV-modul," konkluderte forskerne."Denne studien introduserer konseptet for formtransformerbare solcellemoduler; mange flere forskningsområder gjenstår, inkludert effektiv strømstyring av hver celle og 3D-design egnet for spesifikke bruksområder."

Celleteknologien ble introdusert i papiret"Automatiserte formtransformerbare selv-solsporende tessellerte krystallinske Si-solceller ved bruk av in-situ form-minne-legeringsaktivering," publisert i vitenskapelige rapporter. Forskningsgruppen er dannet av forskere fra Korea Electrotechnology Research Institute og University of Science and Technology.