Тесселированная фотоэлектрическая решетка для использования в зонах с ограниченным пространством

Ученые из Южной Кореи изготовили формупреобразуемую 3D-фотоэлектрическую систему на основе тесселлированных солнечных элементов, которая, как утверждается, является идеальным решением как для городских, так и для сельских сред с ограниченными площадями для развертывания фотовольтаики.

Предлагаемая система основана на компонентах сплава с памятью формы, которые действуют как приводы, основанные на температуре солнечного элемента, для автоматической регулировки формы массива в ответ на солнце'положение, без необходимости в оборудовании."Площадь поперечного сечения, перпендикулярная падающему свету, увеличивается по мере того, как привод сплющивает панели, способствуя автоматическому эффекту отслеживания солнечной энергии,"Исследователи объяснили."Кроме того, эта концепция отслеживания солнечной энергии может быть применена к тесселенным модулям, которые имеют то преимущество, что они используют широко доступные коммерческие кристаллические кремниевые (Si) солнечные элементы."

По словам исследовательской группы, фотоэлектрическая система способна увеличить выход электроэнергии на 60% в течение дня по сравнению с фиксированной плоской панелью из-за более короткой длины тени и двустороннего эффекта, полученного при преобразовании формы."Прямой свет эффективно собирается на некоторых поверхностях, а рассеянный и отраженный свет собирается на других поверхностях, эффект, который не может быть получен в солнечных модулях, которые используют обычные системы отслеживания,"они подчеркнули.

Солнечные элементы были разрезаны на различные формы, такие как прямоугольники, равносторонние треугольники и прямоугольные треугольники, с силиконовой резиной или металлической сеткой, используемой в качестве основы для создания формы 2D-арки. Ячейки размещали на магистральной полосе через равные промежутки времени и соединяли с помощью металлических проволочных или текстильных электродов и пайки. Полосы из сплава с памятью формы были изготовлены из никель-титанового сплава с памятью формы и нанесены на поверхность каждой панели солнечного элемента. Затем тесселлированные солнечные элементы были инкапсулированы в силиконовый материал с использованием метода оболочки.

Исследователи отметили, что в тесселлированных модулях преобразование массива солнечных элементов запускается компонентами сплава формы-памяти между тесселяционными блоками и в пространствах связи."Поэтому температура компонентов сплава форм-памяти между поверхностями солнечных элементов важнее, чем температура самих поверхностей,"они также сказали."Температуры компонентов сплава формовой памяти, расположенных между блоками солнечных элементов на расстоянии 3 мм от поверхности ячейки и магистрали связи, следуют аналогичной тенденции к температуре поверхности солнечного элемента, но со значениями, которые равны 2–6°C ниже."

Устройство было протестировано в стандартных условиях освещения, и его производительность сравнивалась с обычными фиксированными плоскими панелями. Эффективность системы оценивалась на основе максимальной выходной мощности массива на единицу установленной площади.

Было обнаружено, что выходная мощность тесселированных массивов солнечных элементов падает с увеличением угла падения (AOI) или уменьшается при следовании косинусу AOI."Тем не менее, превосходная производительность отслеживания солнечной энергии формотрансформируемых 3D-тесселированных солнечных батарей мало пострадала от AOI,"Корейская группа уточнила, отметив, что эффективность на основе установленной площади во всех случаях была повышена за счет трансформируемого в форму солнечного отслеживания."Эффективность формообразуемых тесселированных солнечных батарей по отношению к площади установки может обеспечить превосходную всенаправленную производительность по сравнению с плоскими фиксированными солнечными панелями."

Узкоугольные треугольные солнечные элементы показали лучшую производительность в короткой дуге и предложили превосходную производительность при всенаправленном падающем свете."Часть массива, которая самозатеняется во время преобразования формы, действует как обратная сторона двустороннего фотоэлектрического модуля, обеспечивая формупреобразуемые тесселированные массивы солнечных элементов с преимуществами как системы отслеживания солнечной энергии, так и двустороннего фотоэлектрического модуля,"— заключили ученые."В этом исследовании представлена концепция фотоэлектрического модуля с преобразованием формы; Остается еще много областей исследований, включая эффективное управление питанием каждой ячейки и 3D-проекты, подходящие для конкретных применений."

Клеточная технология была представлена в статье"Автоматизированные формотрансформируемые самосолнечные тесселлированные кристаллические Si солнечные элементы с использованием in-situ shape-memory-alloy actuation,"опубликовано в научных докладах. Исследовательская группа сформирована учеными из Корейского научно-исследовательского института электротехнологий и Университета науки и технологии.