Øget effektivitet i solcellemoduler med forbedret lysstyring.
I en stadig stræben efter at optimere solcelleteknologien og udnytte sollys mest effektivt, spiller forbedret lysstyring en afgørende rolle. Et nyligt initiativ fra Fraunhofer ISE har kastet lys over denne problemstilling, og resultaterne af deres forskning indikerer potentielle fremskridt inden for solcellemodulers effektivitet.

En afgørende målsætning i udviklingen af solcellemoduler er at omdanne så meget lys som muligt til elektrisk energi og samtidig reducere tab på grund af refleksion og absorption. Da krystallinske solceller er begrænset i størrelse, skabes der "inaktivt" modulareal i de rum, der er mellem cellerne og mellem cellestrenge, hvilket sænker modulernes effektivitet.

Solindustrien er velbevidst om denne tab og har i årtier brugt hvide bagsider. Disse bagplader reflekterer mindst en del af lyset, der rammer disse mellemrum, tilbage på cellerne. Mens gevinsterne er betydelige (typisk omkring 2% i effekt), begrænser den diffuse refleksion fra bagsiderne fysisk mængden af lys, der kan høstes fra områderne mellem cellerne. De diffuse reflektionsegenskaber ved hvide bagsider er også ansvarlige for en anden fænomen: Reflektionsgevinsterne stiger med det inaktive område. Med mere hvidt område synligt, reflekteres mere lys på solcellen.

Brugen af denne effekt er en relevant mekanisme til at øge den såkaldte "cell-to-module (CTM) ratio." Denne præstationsindikator beskriver i bund og grund, hvor meget strøm et solcellemodul genererer i forhold til de celler, der bruges. Selvfølgelig er det nemmere at bygge et højtydende modul med fremragende solceller, men det er meget sværere at opnå høj modulstrøm med kun middelmådige celler - CTM afspejler det.

For en modulproducent, der ønsker at optimere modulstrømmen, kan yderligere celleafstand være en mulighed. Men tab i effektivitet skal overvejes, da jo mere inaktivt område der tilføjes til modulet, jo lavere vil modulernes effektivitet være. Da solcellen er den dyreste komponent i et solcellemodul, er brugen af reflektionsgevinster fra billigere komponenter (f.eks. den hvide bagside) en metode til at sænke de specifikke modulomkostninger (€/Wp).

Bestræbelserne på at forbedre lysstyringen i solcellemoduler har derfor en lang tradition. Struktureret glas, reflektorer på forbindelsesribber eller antirefleksbehandlinger (ARC) er velkendte i branchen, og der er forsøgt mange forskellige tilgange og kommercialiseret. Interessant nok forblev den hvide bagside mest bare en hvid, diffus reflektor.

For nogle årtier siden, i begyndelsen af intens forskning på terrestriske fotovoltaikmoduler, brugte de første solcellemoduler en glas-til-glas-opstilling uden bagside. Da omkostningerne steg, blev den anden glas erstattet med polymerfilm, hvilket tilføjede en fordel på grund af reflektionsgevinsterne. For nogle år siden blev glas-glas-opstillinger genindført af mange grunde, hvoraf bifacialitet af solceller er en af de vigtigste.

Hvide bagsider?
Hvide bagsider er åbenlyst ikke den perfekte løsning for bifacialitet. Bifaciale solceller kræver et gennemsigtigt bagcover for at høste den yderligere stråling fra jordreflektionen. På den anden side er glas heller ikke perfekt, da de interne reflektionsgevinster går tabt. En løsning var påkrævet...

Intelligent Control System (ICS) og Fraunhofer ISE har nu udviklet og testet et nyt system af optiske elementer, der drager fordel af en retningsbestemt refleksion af lys. Lyset omdirigeres, så belysningen på cellerne øges, intet lys går "ubrugt" igennem modulet, og mere strøm genereres.

Op til 10% stigning i strøm er blevet målt ved Fraunhofer ISE for celleafstande på 10 mm og cirka 6% for de mere typiske 4 mm-afstande. Målingerne hos Fraunhofer ISE beviser klart, at alle modultyper kan drage fordel af en optimeret lysstyring. Solar Energy Optics (SEO) reflektoren kan bruges med bagsider. Denne teknologi er især interessant for bifaciale solceller, da den kun anvendes i afstandene mellem cellerne og cellestrengene og derfor ikke skygger den aktive bagside af solcellerne. Fraunhofer ISE har testet reflektoren til forskellige modulopstillinger (f.eks. glas-bagside eller glas-glas, fulde og halve celler, mono og bifaciale opstillinger). Pålidelighedstests udføres i Fraunhofer ISE TestLab PV Modules.

I en verden, der konstant søger at forbedre solcelleteknologiens effektivitet, repræsenterer den innovative tilgang fra Intelligent Control System og Fraunhofer ISE en spændende udvikling. Ved at udnytte retningsbestemt refleksion af lys åbner dette op for muligheder for endnu mere effektive solcellemoduler og en bæredygtig fremtid inden for solenergi.

Kilder: Artikelinspiration fra Fraunhofer ISE.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Overvejer du Solenergi?
KlimaEnergi leverer solcelleløsninger og serviceydelser til alle, der har et ønske om grøn energi og sund økonomi og er i dag en af Danmarks førende udbydere af komplette solcelleanlæg til private og til erhverv.

For rådgivning eller spørgsmål, kontakt os på:

tlf. +45 75 76 17 00, eller skriv på post@klimaenergi.dk