Wissenschaftler der Universität Mailand-Bicocca, Rom Tor Vergata und MIT Sie stellten ein „elektrisch getrenntes thermoelektrisches Hybridgerät“ (HTEPV) her, das in der Lage ist, die Abwärme einer Photovoltaikanlage zurückzugewinnen und zusätzliche Energie aus Solarzellen zu erzeugen.
Siliziumsolarzellen dominieren aufgrund ihrer hohen Effizienz und geringen Kosten den Photovoltaikmarkt. Allerdings sind sie temperaturempfindlich. Dies kann über die Lebensdauer der Solarmodule zu erheblichen Energieverlusten führen. Aufgrund von Temperaturschwankungen können sie bei Raumtemperatur bis zu 20 % ihrer Effizienz verlieren. In letzter Zeit ist das heiße Thema die Hybridisierung mit thermoelektrischen Generatoren (TEGs). Weil? In HTEPV-Systemen kann ein thermoelektrischer TEG-Generator die Verlustwärme der Solarzellen zurückgewinnen, um zusätzlichen Strom zu erzeugen und den Gesamtwirkungsgrad des Geräts zu verbessern.
HTEPV-Systeme waren Gegenstand zahlreicher Studien und Reviews. 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. Welcher? 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. Die Temperatur des endgültigen Hybridgeräts wurde mit einem K-Typ-Thermoelement gesteuert. Das Team überprüfte auch die Temperatur am Boden der Kammer. Zu diesem Zweck verwendeten sie einen Flüssigkeitskreislauf, der von einem Kühlschrank mit einstellbarer Temperatur angetrieben wurde. Die Solarzellen standen in thermischem Kontakt mit der oberen TEG-Elektrode, wobei eine Schicht Wärmeleitpaste und ein K-Thermoelement zwischen der heißen Elektrode und der Unterseite der Solarzelle positioniert waren. JV-Kurven wurden mit einem Keithley 2440-Quellenmessgerät 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 Sonnensimulators und stimmte ihn 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 behauptet, einen molekularen Klebstoff entwickelt zu haben, der die Effizienz von Perowskit-Solarzellen erhöht. Zuvor haben die Forscher der Gwangju Institut für Wissenschaft und Technologie, Südkorea, haben eine neue Methode etabliert, um die Effizienz von Perowskit-Solarzellen mit Ionen zu steigern.
Es lohnt sich, daran zu arbeiten: Die „thermoelektrische“ Hybridisierung von Solarzellen funktioniert und die Effizienzsteigerung ist immer gut und richtig.
