Wissenschaftler der Universität Mailand-Bicocca, Rom Tor Vergata und MIT Sie stellten ein „elektrisch getrenntes thermoelektrisches Hybridgerät“ (HTEPV) her, das in der Lage ist, Abwärme einer Photovoltaikanlage zurückzugewinnen und zusätzliche Energie aus Solarzellen zu erzeugen.
Siliziumsolarzellen dominieren den Photovoltaikmarkt aufgrund ihrer hohen Effizienz und niedrigen Kosten. Allerdings sind sie temperaturempfindlich. Dies kann über die Lebensdauer der Solarmodule zu erheblichen Energieverlusten führen. Sie können bei Raumtemperatur durch Temperaturschwankungen bis zu 20 % ihres Wirkungsgrades verlieren. In letzter Zeit ist das „heiße“ Thema die Hybridisierung mit thermoelektrischen Generatoren (TEGs). Da? In HTEPV-Systemen kann ein thermoelektrischer TEG-Generator Verlustwärme aus den Solarzellen zurückgewinnen, um zusätzliche Energie zu erzeugen und den Gesamtwirkungsgrad des Geräts zu verbessern.
HTEPV-Systeme waren Gegenstand zahlreicher Studien und Übersichten. Im Allgemeinen wurden sie jedoch als sehr praktisch und ungeeignet zur Steigerung der PV-Effizienz beschrieben. Für dieses Experiment wählten die Forscher schließlich drei verschiedene Arten von Solaranlagen aus. Die? Perowskit, Indium-Gallium-Phosphid (GaInP) und amorphes Silizium (a-Si).
Wie wird ein HTEPV-Hybridsystem hergestellt?
Das Hybrid-Solarzellensystem besteht aus einer maßgeschneiderten TEG-Al-Heizplatte Wismuttellurid. Diese Platte wird in thermischen Kontakt mit der Rückseite einer Perowskit-Solarzelle (mit einer Oberfläche von 1 cm²) gebracht, die eine Schicht silikonfreier Wärmeleitpaste verwendet. Die beiden Einheiten sind zwar thermisch gekoppelt, aber elektrisch getrennt.
Box für die Nerds
Die kalte Seite des TEG wurde dann mit Wärmeleitpaste am Boden der Vakuumkammer befestigt. Seine Temperatur wurde mit einem Thermoelement vom Typ K für das endgültige Hybridgerät überprüft. Das Team überprüfte auch die Temperatur der unteren Kammer. Dazu verwendeten sie einen Flüssigkeitsdissipationskreislauf, der von einem Kühler mit einstellbarer Temperatur angetrieben wurde. Die Solarzellen standen in thermischem Kontakt mit der oberen TEG-Elektrode mit einer Schicht Wärmeleitpaste und einem K-Thermoelement, das zwischen der heißen Elektrode und dem Boden der Solarzelle angeordnet war. Die JV-Kurven wurden von einem Keithley 2440 Source Meter aufgezeichnet, das mit einem LabView-Programm gesteuert wurde.
Tests an Solarzellen
Die Forscher führten dann Tests durch, um die Wirkung zu bestimmen energisch der optischen Konzentration auf die Temperaturempfindlichkeit. Das Team maß ständig die Eingangsleistung des Solarsimulators und stimmte sie mit Referenz-Siliziumsolarzellen ab. Anschließend implementierte er eine Edelstahlmaske mit bekannten Bereichen, um die Eingangsleistungsdichte genau zu beurteilen.
Die Perowskite zeigten bei allen optischen Konzentrationen Effizienzgewinne von über 2%.
Die Forscher bestätigten diese Verbesserungen für das Perowskit-Solarzellengehäuse. Für sie stellten sie fest, dass die höchsten Gewinne bei normalen Betriebstemperaturen konventioneller Photovoltaik auftreten. Kürzlich ein Team von Brown University behauptete, einen molekularen Kleber entwickelt zu haben, der die Effizienz von Perowskit-Solarzellen erhöht. Zuvor hatten die Forscher der Gwangju Institut für Wissenschaft und Technologie, Südkorea, haben ein neues Verfahren zur Effizienzsteigerung von Perowskit-Solarzellen mit Ionen etabliert.
Es lohnt sich, daran zu arbeiten: Die „thermoelektrische“ Hybridisierung von Solarzellen funktioniert und deren Effizienz zu steigern ist immer gut und richtig.
