Sol-tracking tessellated fotovoltaisk array til brug i pladsbegrænsede områder

Forskere i Sydkorea har fremstillet et form-transformerbart 3D PV-system baseret på tessellerede solcelleenheder, der hævdes at være en ideel løsning til både by- og landmiljøer med begrænsede områder til installation af solcelleanlæg.

Det foreslåede system er baseret på form-hukommelse-legeringskomponenter, der fungerer som aktuatorer, baseret på solcelletemperaturen, for automatisk at justere formen på arrayet som reaktion på solen's position, uden behov for maskiner."Tværsnitsarealet vinkelret på det indfaldende lys øges, efterhånden som aktuatoren udjævner panelerne, hvilket letter en automatiseret solsporingseffekt," forklarede forskerne."Derudover kan dette sol-tracking-koncept anvendes på tessellerede moduler, som har den fordel, at de bruger bredt tilgængelige kommercielle krystallinske silicium (Si) solceller."

Ifølge forskerholdet er PV-systemet i stand til at øge elektricitetsudbyttet med 60 procent over en dag sammenlignet med en fast fladskærm på grund af den kortere skyggelængde og den bifaciale effekt opnået under formtransformation."Direkte lys opsamles effektivt på nogle overflader, og spredt og reflekteret lys samles på andre overflader, en effekt der ikke kan opnås i solcellemoduler, der bruger konventionelle sporingssystemer," understregede de.

Solcellerne blev skåret i en række former såsom rektangler, ligesidede trekanter og retvinklede trekanter, hvor silikonegummi eller et metalnet blev brugt som rygraden til at skabe 2D-bueformen. Cellerne blev placeret på rygradsstrimlen med jævne mellemrum og blev forbundet ved hjælp af metaltråd eller tekstilelektroder og lodning. Form-hukommelses-legeringsstrimlerne blev lavet med nikkel-titanium-form-hukommelseslegering og påført overfladen af ​​hvert solcellepanel. De tesserede solceller blev derefter indkapslet i et silikonemateriale ved hjælp af en kappemetode.

Forskerne påpegede, at transformationen af ​​solcelle-arrayet i de tessellerede moduler udløses af form-hukommelses-legeringskomponenterne mellem tessellation-enhederne og i forbindelsesrummene."Derfor er temperaturen på form-hukommelses-legeringskomponenterne mellem solcelleoverfladerne vigtigere end temperaturen på selve overfladerne," sagde de også."Temperaturerne på form-hukommelses-legeringskomponenterne, der er placeret mellem solcelleenhederne i en afstand af 3 mm fra celleoverfladen og koblingsrygraden, følger en lignende tendens som temperaturen på solcelleoverfladen, men med værdier, der er 2–6 gradC lavere."

Enheden blev testet under standard belysningsforhold, og dens ydeevne blev sammenlignet med konventionelle faste fladskærme. Systemeffektiviteten blev evalueret baseret på den maksimale udgangseffekt fra arrayet pr. installeret områdeenhed.

Udgangseffekten af ​​de tessellerede solcelle-arrays viste sig at falde med stigende indfaldsvinkel (AOI) eller falde, når de fulgte cosinus af AOI."Imidlertid var den overlegne solsporingsydeevne af de formtransformerbare 3D-tesselerede solcelle-arrays kun lidt påvirket af AOI," den koreanske gruppe specificerede og bemærkede, at den installerede område-baserede effektivitet blev hævet af den form-transformerbare solsporing i alle tilfælde."Effektiviteten af ​​form-transformerbare tessellerede solcelle-arrays i forhold til installationsområdet kan give overlegen rundstrålende ydeevne sammenlignet med flade faste solpaneler."

Stramvinklede trekantformede solceller viste den bedste ydeevne i den korte bue og tilbød overlegen ydeevne under omnidirektionelt indfaldende lys."Den del af arrayet, der er selvskygget under formtransformation, fungerer som bagsiden af ​​et bifacialt fotovoltaisk modul, der giver formtransformerbare tessellerede solcellearrays med fordelene ved både et solsporingssystem og et bifacialt PV-modul," konkluderede forskerne."Denne undersøgelse introducerer konceptet med formtransformerbare solcellemoduler; Der er mange flere forskningsområder tilbage, inklusive effektiv strømstyring af hver celle og 3D-design, der egner sig til specifikke applikationer."

Celleteknologien blev introduceret i papiret"Automatiserede form-transformerbare selv-sol-sporende tesselerede krystallinske Si-solceller ved hjælp af in-situ form-hukommelse-legering aktivering," offentliggjort i videnskabelige rapporter. Forskergruppen er dannet af forskere fra Korea Electrotechnology Research Institute og University of Science and Technology.