Фактором успеха для перехода энергии является расширение возобновляемых источников энергии. Однако их эффективность в некоторых случаях значительно ниже, чем у традиционных источников энергии. Эффективность коммерчески доступных солнечных элементов, например, составляет около 20%. Энергетическая эффективность солнечных панелей также должна быть значительно улучшена для повышения рентабельности.
80 процентов солнечной энергии теряется
Модули, такие как те, которые установлены сегодня на крышах, преобразуют только одну пятую света в электричество, что означает, что около 80% солнечной энергии теряется. Есть много причин для больших потерь. Например, до одной десятой поверхности солнечных элементов покрыто так называемыми контактными пальцами, которые рассеивают выработанное электричество. Там, где расположены контактные пальцы, свет не может достичь активной поверхности солнечного элемента, эффективность всего элемента падает.
«Наши модельные эксперименты показали, что камуфляжный слой делает контактные пальцы почти полностью невидимыми», - говорит докторант Мартин Шуманн из Института прикладной физики в KIT, который проводил эксперименты и моделирование. Физики KIT, возглавляемые исследовательским проектом Carsten Rockstuhl, вместе с партнерами из Аахена, Фрайбурга, Галле, Йены и Юлиха разработали оптическую камуфляжную крышку, разработанную в KIT для направления падающего света вокруг контактных пальцев солнечного элемента.
Солнечный Импульс 2
Мировой рекорд! 7212 километров и 5 дней без перерыва в солнечной плоскости
Экспо 2015
Солнечные деревья работают с технологией соединения от Lapp
Технология камуфляжа направляет свет в нужное место
Обычно цель стелс-исследований - сделать объекты невидимыми. Для этого свет направляется вокруг маскируемого объекта. В этом исследовательском проекте, однако, основное внимание было уделено не маскировке контактных пальцев как таковых, а перенаправленному свету, который благодаря камуфляжной крышке потенциально достигает активной области солнечного элемента и, таким образом, используется для него.
Чтобы добиться эффекта камуфляжа, ученые использовали два варианта. В обоих процессах полимерный слой наносится на солнечный элемент. Он должен иметь точно рассчитанные оптические свойства, а именно: показатель преломления, который зависит от местоположения, или особую форму поверхности. Вторая концепция особенно перспективна, поскольку она потенциально может быть также экономически интегрирована в массовое производство солнечных элементов. Поверхность камуфляжного слоя имеет бороздки, которые выровнены вдоль контактных пальцев. Падающий свет преломляется от контактных пальцев и в конце концов попадает на активную поверхность солнечного элемента (см. Рисунок).
Повышение эффективности до 10 процентов
В модельном эксперименте и обширном моделировании исследователи показали, что обе концепции подходят для маскировки контактных пальцев. Следующим шагом является нанесение камуфляжного слоя на солнечный элемент, чтобы определить фактическое увеличение эффективности. Физики надеются, что камуфляжный слой улучшится даже в реальных условиях: «Если вы нанесете такой слой на настоящий солнечный элемент, оптические потери через контактные пальцы должны быть уменьшены, а эффективность должна увеличиться до 10%» говорит Мартин Шуман. (Ш)