Neue Forschungsergebnisse aus den USA auf dem Gebiet
der Konzentrator-Photovoltaik (CPV) lassen aufhorchen. Im Praxistest
erzeugte ein CPV-System über 50 Prozent mehr Strom als eine gängige
Silizium-Solarzelle.
Bereits seit längerem befassen sich
Wissenschaftler in der Solarforschung mit hochkonzentrierenden
Solarzellen, bei denen die Solarstrahlung gebündelt wird. Ein
kommerzieller Durchbruch konnte bislang noch nicht erzielt werden. Eine
Herausforderung bei Konzentrator-Systemen liegt darin, dass die
Solarzellen über einen Tracking-Mechanismus kontinuierlich dem Verlauf
des Sonnenlichtes nachgeführt werden müssen. Nachteilig ist zudem die
Größe der Systeme, da diese bislang deutlich mehr Fläche benötigen als
marktgängige Solarzellen. Forscher der Pennstate University in
Pennsylvania haben nun ein System mit einem neuen Tracking-Mechanismus
getestet, das zudem deutlich kleiner ist. "Wir versuchen, ein
hocheffizientes CPV-System mit der Größe eines herkömmlichen
Silizium-Solarmoduls zu entwickeln", so Charles Giebink,
Assistenz-Professor für Elektrotechnik an der Pennstate Universität.
Dazu haben die Forscher kleine Mehrsicht-Solarzellen mit einer Größe von
0,5 Quadrat-Millimetern in eine Glasscheibe eingebettet. Diese wird
flexibel zwischen zwei Kunststoff-Linsen-Arrays gelagert. In dieser
Konstruktion könnten die Solarzellen dem Sonnenlicht folgen, obwohl die
Kunststofflinsen auf dem Dach fixiert sind. Über einen Tag gesehen,
müssten sich die Solarzellen nur zwei Zentimeter bewegen.
"Unser
Ziel in diesen jüngsten Experimenten war es, die technische Machbarkeit
eines solchen Systems zu demonstrieren", so Giebink. "Wir haben einen
Prototypen mit einer einzigen Mikrozelle und ein Paar Linsen
zusammengestellt, die das Sonnenlicht mehr als 600 Mal konzentrieren,
und ließen es die Sonne im Laufe eines ganzen Tages automatisch
verfolgen." Im Rahmen eines zweitätigen Praxistestes konnten die
Wissenschaftler nachweisen, dass ihr CPV-System im Vergleich zur
17-prozentigen Effizienz der Siliziumzelle einen Wirkungsgrad von 30
Prozent erreichte. Über den ganzen Tag produzierte das CPV-System zudem
54 Prozent mehr Energie als die Siliziumzelle. Wenn die Zelle gekühlt
worden wäre, hätten sogar 73 Prozent mehr Strom erzeugt werden können,
so die Wissenschaftler.
Nach
Einschätzung von Charles Giebink ist das eingebettete
Tracking-CPV-System perfekt für Orte mit viel direktem Sonnenlicht, wie
die südwestlichen USA oder Australien. Insgesamt äußerte er sich
angesichts der Testergebnisse optimistisch über das Potenzial der neuen
CPV-Technik für Anwendungen in Dachanlagen oder auch Elektrofahrzeugen.
Es bestünden allerdings noch große Herausforderungen bei der
Größenskalierung und dem Nachweis, dass das System langfristig
zuverlässig funktionieren kann.
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