Tessellated Photovoltaic Array na sledovanie slnka na použitie v oblastiach s obmedzeným priestorom

Vedci v Južnej Kórei vyrobili tvarovo transformovateľný 3D fotovoltaický systém založený na jednotkách so solárnymi článkami, o ktorom sa tvrdí, že je ideálnym riešením pre mestské aj vidiecke prostredie s obmedzenými oblasťami na nasadenie fotovoltaiky.

Navrhovaný systém je založený na komponentoch zo zliatiny s tvarovou pamäťou, ktoré na základe teploty solárnych článkov fungujú ako ovládače, ktoré automaticky upravujú tvar poľa v reakcii na slnko.'s polohou bez potreby strojov."Plocha prierezu kolmá na dopadajúce svetlo sa zväčšuje, keď ovládač splošťuje panely, čím sa uľahčuje efekt automatického sledovania slnka," vysvetlili výskumníci."Okrem toho sa tento koncept sledovania slnka môže aplikovať na mozaikové moduly, ktoré majú tú výhodu, že používajú široko dostupné komerčné solárne články z kryštalického kremíka (Si)."

Podľa výskumného tímu je FV systém schopný zvýšiť výnos elektriny o 60 percent za deň v porovnaní s pevným plochým panelom vďaka kratšej dĺžke tieňa a bifaciálnemu efektu získanému počas transformácie tvaru."Priame svetlo sa efektívne zhromažďuje na niektorých povrchoch a rozptýlené a odrazené svetlo sa zhromažďuje na iných povrchoch, čo je efekt, ktorý nemožno dosiahnuť v solárnych moduloch, ktoré používajú konvenčné sledovacie systémy," zdôraznili.

Solárne články boli vyrezané do rôznych tvarov, ako sú obdĺžniky, rovnostranné trojuholníky a pravouhlé trojuholníky, pričom ako chrbtica na vytvorenie 2D tvaru oblúka bola použitá silikónová guma alebo kovová sieťka. Články sa v pravidelných intervaloch umiestnili na pás kostry a spojili sa pomocou kovového drôtu alebo textilných elektród a spájkovaním. Pásy zliatiny s tvarovou pamäťou boli vyrobené zo zliatiny niklu a titánu s tvarovou pamäťou a aplikované na povrch každého panelu solárnych článkov. Vláknité solárne články boli potom zapuzdrené do silikónového materiálu s použitím obalovej metódy.

Výskumníci poukázali na to, že v mozaikových moduloch je transformácia poľa solárnych článkov spúšťaná komponentmi zliatiny s tvarovou pamäťou medzi mozaikovými jednotkami a v spojovacích priestoroch."Preto je teplota komponentov s tvarovou pamäťou a zliatinou medzi povrchmi solárnych článkov dôležitejšia ako teplota samotných povrchov," tiež povedali."Teploty komponentov zo zliatiny s tvarovou pamäťou, ktoré sa nachádzajú medzi jednotkami solárnych článkov vo vzdialenosti 3 mm od povrchu článku a teploty spojovacej chrbtice, sledujú podobný trend ako teplota povrchu solárnych článkov, ale s hodnotami, ktoré sú 2–6 stupňaC nižšie."

Zariadenie bolo testované za štandardných podmienok osvetlenia a jeho výkon bol porovnaný s výkonom bežných pevných plochých panelov. Účinnosť systému bola hodnotená na základe maximálneho výkonu z poľa na jednotku inštalovanej plochy.

Zistilo sa, že výstupný výkon mozaikových polí solárnych článkov klesá so zvyšujúcim sa uhlom dopadu (AOI) alebo klesá pri sledovaní kosínusu AOI."Avšak vynikajúci výkon sledovania slnka tvarovo transformovateľných 3D mozaikových polí solárnych článkov bol málo ovplyvnený AOI," spresnila kórejská skupina a poznamenala, že účinnosť na základe inštalovanej plochy bola vo všetkých prípadoch zvýšená tvarovo transformovateľným solárnym sledovaním."Účinnosť tvarovo transformovateľných mozaikových polí solárnych článkov vzhľadom na oblasť inštalácie môže poskytnúť vynikajúci všesmerový výkon v porovnaní s plochými pevnými solárnymi panelmi."

Solárne články s úzkym uhlom trojuholníkového tvaru vykazovali najlepší výkon v krátkom oblúku a ponúkali vynikajúci výkon pri všesmerovom dopadajúcom svetle."Časť poľa, ktorá je počas transformácie tvaru samozatienená, pôsobí ako zadná strana obojstranného fotovoltaického modulu a poskytuje tvarovo transformovateľné mozaikové polia solárnych článkov s výhodami systému sledovania slnka a obojstranného fotovoltického modulu," dospeli k záveru vedci."Táto štúdia predstavuje koncepciu tvarovo transformovateľného fotovoltaického modulu; zostáva mnoho ďalších oblastí výskumu, vrátane efektívneho riadenia napájania každej bunky a 3D návrhov vhodných pre špecifické aplikácie."

V článku bola predstavená bunková technológia"Automatizované tvarovo transformovateľné mozaikové kryštalické Si solárne články s vlastným solárnym sledovaním využívajúce in-situ ovládanie zo zliatiny s tvarovou pamäťou," publikované vo vedeckých správach. Výskumnú skupinu tvoria vedci z Kórejského elektrotechnologického výskumného inštitútu a Univerzity vedy a techniky.