Solspårning Tessellated Photovoltaic Array för användning i rymdbegränsade områden

Forskare i Sydkorea har tillverkat ett formtransformerbart 3D-PV-system baserat på tessellerade solcellsenheter som påstås vara en idealisk lösning för både stads- och landsbygdsmiljöer med begränsade områden för utbyggnad av solceller.

Det föreslagna systemet är baserat på form-minne-legeringskomponenter som fungerar som ställdon, baserat på solcellstemperaturen, för att automatiskt justera matrisens form som svar på solen's position, utan behov av maskiner."Tvärsnittsareaen vinkelrätt mot det infallande ljuset ökar när ställdonet plattar ut panelerna, vilket underlättar en automatiserad solspårningseffekt,"förklarade forskarna."Dessutom kan detta solspårningskoncept tillämpas på tessellerade moduler, som har fördelen att de använder allmänt tillgängliga kommersiella kristallina kisel (Si) solceller."

Enligt forskargruppen kan solcellssystemet öka elutbytet med 60% över en dag jämfört med en fast platt panel på grund av den kortare skugglängden och den bifaciala effekten som erhålls under formtransformation."Direkt ljus samlas effektivt på vissa ytor och spridda och reflekterade ljus samlas på andra ytor, en effekt som inte kan erhållas i solmoduler som använder konventionella spårningssystem,"betonade de.

Solcellerna skars i en rad olika former som rektanglar, liksidiga trianglar och rätvinkliga trianglar, med silikongummi eller ett metallnät som användes som ryggrad för att skapa 2D-bågformen. Cellerna placerades på ryggradsremsan med jämna mellanrum och kopplades samman med metalltråd eller textilelektroder och lödning. Form-minne-legeringsremsorna gjordes med nickel-titanform-minneslegering och applicerades på ytan på varje solcellspanel. De tessellerade solcellerna kapslades sedan in i ett silikonmaterial med hjälp av en höljesmetod.

Forskarna påpekade att i de tessellerade modulerna utlöses omvandlingen av solcellsmatrisen av form-minneslegeringskomponenterna mellan tessellationsenheterna och i länkutrymmena."Därför är temperaturen hos formminneslegeringskomponenterna mellan solcellsytorna viktigare än temperaturen på ytorna själva,"sa de också."Temperaturerna för form-minne-legeringskomponenterna som ligger mellan solcellsenheterna på ett avstånd av 3 mm från cellytan och länkbandets ryggrad följer en liknande trend som temperaturen på solcellsytan, men med värden som är 2–6°C lägre."

Enheten testades under standardbelysningsförhållanden och dess prestanda jämfördes med konventionella fasta platta paneler. Systemets effektivitet utvärderades baserat på den maximala effekten från matrisen per installerad enhet.

Uteffekten hos de tessellerade solcellsmatriserna visade sig sjunka med ökande infallsvinkel (AOI) eller minska när man följde AOI: s cosinus."Den överlägsna solspårningsprestandan hos de formtransformerbara 3D-tessellerade solcellsmatriserna påverkades dock lite av AOI,"den koreanska gruppen specificerade och noterar att den installerade arealbaserade effektiviteten höjdes av den formtransformerbara solspårningen i alla fall."Effektiviteten hos formtransformerbara tessellerade solcellsmatriser med avseende på installationsområdet kan ge överlägsen rundstrålande prestanda jämfört med platta fasta solpaneler."

Tätt vinklade triangelformade solceller visade bäst prestanda i den korta bågen och erbjöd överlägsen prestanda under rundstrålande infallande ljus."Den del av matrisen som är självskuggad under formtransformation fungerar som baksidan av en bifacial solcellsmodul, vilket ger formtransformerbara tessellerade solcellsmatriser med fördelarna med både ett solspårningssystem och en bifacial PV-modul,"avslutade forskarna."Denna studie introducerar det formtransformerbara solcellsmodulkonceptet; många fler forskningsområden återstår, inklusive effektiv energihantering av varje cell och 3D-design som är lämplig för specifika applikationer."

Celltekniken introducerades i papperet"Automatiserad formtransformerbar självsolspårande tessellerad kristallin Si solceller med in-situ form-minne-legeringsaktivering,"publicerad i vetenskapliga rapporter. Forskargruppen bildas av forskare från Korea Electrotechnology Research Institute och University of Science and Technology.