Teselirani fotonaponski niz za praćenje sunca za korištenje u područjima s ograničenim prostorom

Znanstvenici u Južnoj Koreji izradili su 3D fotonaponski sustav koji se može transformirati u obliku, baziran na jedinicama solarnih ćelija teseliranih, za koji se tvrdi da je idealno rješenje za urbana i ruralna okruženja s ograničenim područjima za postavljanje fotonapona.

Predloženi sustav temelji se na komponentama legure s memorijom oblika koje djeluju kao pokretači, na temelju temperature solarne ćelije, kako bi automatski prilagodili oblik niza kao odgovor na sunce'položaj, bez potrebe za strojevima."Površina poprečnog presjeka okomita na upadnu svjetlost povećava se kako aktuator izravnava ploče, olakšavajući automatizirani učinak solarnog praćenja," objasnili su istraživači."Osim toga, ovaj koncept solarnog praćenja može se primijeniti na teselirane module, koji imaju prednost što koriste široko dostupne komercijalne solarne ćelije kristalnog silicija (Si)."

Prema istraživačkom timu, fotonaponski sustav može povećati prinos električne energije za 60 posto tijekom dana u usporedbi s fiksnom ravnom pločom zbog kraće duljine sjene i bifacijalnog efekta dobivenog tijekom transformacije oblika."Izravna svjetlost se učinkovito prikuplja na nekim površinama, a raspršena i reflektirana svjetlost skuplja se na drugim površinama, što je učinak koji se ne može postići u solarnim modulima koji koriste konvencionalne sustave praćenja," naglasili su.

Solarne ćelije su izrezane u niz oblika kao što su pravokutnici, jednakostranični trokuti i pravokutni trokuti, a silikonska guma ili metalna mreža korištena su kao okosnica za stvaranje 2D oblika luka. Stanice su postavljene na traku okosnice u pravilnim intervalima i spojene metalnom žicom ili tekstilnim elektrodama i lemljenjem. Trake od legure s memorijom oblika izrađene su od legure nikal-titan s memorijom oblika i nanesene na površinu svake ploče solarne ćelije. Teselirane solarne ćelije su zatim kapsulirane u silikonski materijal korištenjem metode kućišta.

Istraživači su istaknuli da, u modulima s pločicama, transformaciju polja solarnih ćelija pokreću komponente legure s memorijom oblika između teselacijskih jedinica i u prostorima za povezivanje."Stoga je temperatura komponenti legure s pamćenjem oblika između površina solarnih ćelija važnija od temperature samih površina," također su rekli."Temperature komponenti legure s memorijom oblika koje se nalaze između jedinica solarne ćelije na udaljenosti od 3 mm od površine ćelije i one okosnice veze slijede sličan trend kao i temperatura površine solarne ćelije, ali s vrijednostima koje su 2–6 stupanjC niže."

Uređaj je testiran u standardnim uvjetima osvjetljenja i uspoređen je s performansama konvencionalnih fiksnih ravnih ploča. Učinkovitost sustava procijenjena je na temelju maksimalne izlazne snage iz niza po jedinici instalirane površine.

Utvrđeno je da izlazna snaga teseliranih polja solarnih ćelija pada s povećanjem upadnog kuta (AOI) ili se smanjuje kada se prati kosinus AOI."Međutim, AOI je malo utjecao na superiornu izvedbu praćenja sunčevih zraka 3D polja solarnih ćelija koje se može transformirati u oblik," korejska grupa je precizirala, napominjući da je učinkovitost na temelju instalirane površine povećana solarnim praćenjem koji se može transformirati u svim slučajevima."Učinkovitost polja solarnih ćelija s pločicama koje se mogu transformirati s obzirom na područje instalacije može pružiti superiorne performanse u svim smjerovima u usporedbi s ravnim fiksnim solarnim panelima."

Solarne ćelije u obliku trokuta pod uskim kutom pokazale su najbolje performanse u kratkom luku i nudile vrhunske performanse pod svesmjernim upadnim svjetlom."Dio niza koji je samozasjenjen tijekom transformacije oblika djeluje kao naličje bifacijalnog fotonaponskog modula, pružajući oblik transformirajuće teselirane nizove solarnih ćelija s prednostima i sustava za praćenje sunca i bifacijalnog PV modula," zaključili su znanstvenici."Ova studija uvodi koncept fotonaponskog modula koji se može transformirati u obliku; ostala su još mnoga područja istraživanja, uključujući učinkovito upravljanje energijom svake ćelije i 3D dizajne prikladne za specifične primjene."

U radu je predstavljena stanična tehnologija"Automatizirane kristalne kristalne Si solarne ćelije koje se mogu transformirati samo-solarnim praćenjem pomoću in-situ aktiviranja legure s memorijom oblika," objavljeno u znanstvenim izvještajima. Istraživačku skupinu čine znanstvenici s Korejskog instituta za istraživanje elektrotehnologije i Sveučilišta znanosti i tehnologije.