02/11/2015 - CPVMatch-Projekt zur Entwicklung hocheffizienter Photovoltaik-Konzentrationsmodule

Menéame

El Institut für Solarenergie (IES) der Polytechnische Universität Madrid (UPM) an einem Projekt mit der Bezeichnung CPVMatch, das auf die Entwicklung hocheffizienter Photovoltaik-Konzentrationsmodule abzielt.

Sie sind Teil dieses Projekts, das mit einem Budget von 5 Mio. EUR aus dem Programm "Horizont 2020" der Europäischen Union, den wichtigsten europäischen Forschungszentren und Unternehmen des Sektors wie dem Fraunhofer-ISE-Institut, dem französischen CEA-INES, dem Baskischen Zentrum Tecnalia oder den Unternehmen Azur Space und Aixtron finanziert wird. Im Mai 2015 startete sie und dauerte dreieinhalb Jahre.
 

CPVMatch-Projekt

Die Multiunion Solarzellen verwenden Halbleiter der Gruppen III-V und bestehen aus einer Reihe serienmäßig verbundener Subzellen, so dass jede von ihnen in der Lage ist, einen Teil des Solarspektrums in Elektrizität umzuwandeln. Dank dieser besseren Frequenznutzung sind es die photovoltaischen Geräte, die sich mit 46% als effizienter erwiesen haben. Eine der Forschungslinien des Projekts, angeführt vom deutschen Institut Fraunhofer ISE, um Zellen mit vier Verbindungen zu entwickeln, so dass sie eine Effizienz von 50% erreichen.

Um kostengünstige Systeme zu schaffen, werden Multiunionszellen unter konzentriertem Licht eingesetzt, was die Entwicklung von Optiken erfordert, die gleichzeitig hohe Konzentration, hohe Effizienz und geringe Kosten ermöglichen. In diesem Bereich zeichnet sich das IES-UPM ab, das über umfangreiche Erfahrung in der Konstruktion, Herstellung und Charakterisierung von optischen für Photovoltaik-Konzentrationen verfügt. Als Ergebnis haben mehrere Forscher des Zentrums eine Linse entworfen und patentiert, die eine Konzentration von dreimal mehr als einer Fresnel-Objektiv ermöglicht, jedoch mit derselben Tracking-Toleranz oder Sonnenaufführung.

Klassische Fresnel-Linse und neue Linse, die vom IES-UPM entwickelt wurde, um die erreichbare Konzentration zu verdreifachen (Quelle: IES-UPM)

Der Brechungsindex des Materials, aus dem die klassischen Fresnel-Objektive hergestellt sind, variiert mit der Wellenlänge und führt somit zu einer erheblichen Farbaberration, die die erreichbare Konzentration begrenzt. Die achromische Double, die traditionell verwendet wird, um die Aberration zu reduzieren, und die auf einem Paar Glas mit unterschiedlicher Streuung basiert, ist für diese Anwendung unverhältnismäßig teuer. Die von IES-UPM-Forschern vorgeschlagene Linse-Design reduziert jedoch die Farbaberration durch ein neuartiges Herstellungsverfahren, das andere Materialien verwendet und sehr geringe Kosten ermöglicht, so dass der Konzentrationsgewinn ohne Erhöhung der Optik erzielt wird.

Im CPVMatch-Projekt führt das IES-UPM die Forschungslinie für Design, Prototypbau, Messung und Analyse dieser Linse an. Darüber hinaus werden im Rahmen des Projekts Photovoltaik-Konzentrationsmodule hergestellt, die beide Konzepte kombinieren: die hocheffizienten Multiunionszellen und die vom IES-UPM vorgeschlagene Linse. Diese sehr hohen Konzentrationsmodule sollen Effizienzwerte erreichen, die sich mit denen der derzeit verwendeten Silizium-Flachplatten verdoppeln. Auf diese Weise können die Kosten für Photovoltaik, die Zeit für die Energierückführung der Platten und die damit verbundene Fläche gesenkt werden.

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