24/05/2023
Podobno najcenniejsze są pomysły, które nie są kosztowne, a mogą przynieść pożytek - tu przede wszystkim tym, którzy zastosują panele fotowoltaiczne w swoich gospodarstwach domowych, firmach, a może nawet w przestrzeni kosmicznej... Zobaczymy.
Ten pomysł i wynalazek nie są kosztowne. Opracowano go wyłącznie w oparciu o komercyjne folie polietylenowe i szkła nie zawierające powłok antyrefleksyjnych.
Zastosowanie kompozytu folii polietylenowych (wystarczająco trwałego, by wkomponować go w moduł fotowoltaiczny), tzn. stabilnie połączonych dzięki adhezji dwóch folii polietylenowych pomiędzy którymi zamknięto pęcherzyki powietrza pełniące rolę soczewek powietrznych skupiających i jednocześnie rozpraszających promieniowanie słoneczne, warstwa taka wykazuje właściwości antyrefleksyjne, co również potwierdziły badania. Panele fotowoltaiczne z takim układem mogą być stosowane wszędzie tam, gdzie pracują obecnie tradycyjne panele. A ze względu na wydłużenie czasu pracy, o czym niżej, mogą być z powodzeniem stosowane na każdej szerokości geograficznej na Ziemi, ale też w systemach umieszczanych w przestrzeni kosmicznej.
Folie takie wkomponowano w moduł fotowoltaiczny, krzemowy. Układ podwyższa względne wzmocnienie prądu zwarciowego o 4,56%, względną wydajność energetyczną o 6,5%, a rzeczywistą wydajność modułu o 1,2%. Ponadto, co jest jego najlepszą cechą - rozszerza zakres widmowy pracy modułów krzemowych, a przez to
ich pracę w najgorszym przypadku o 18 minut na dobę, a w najlepszym o 90 minut na dobę. Efekt ten potwierdzają również badania zewnętrznej wydajności kwantowej takich układów folii. Dane te dotyczą prostopadłego padania światła na moduł. Układ folii jedynie śladowo obniża parametry elektryczne modułu, co wykazano w testach starzenia światłem UV.
Jesteśmy w trakcie dalszych badań, które pomogą nam określić precyzyjniej pozycję układu, tak by wzrost wzmocnienia prądowego tzw. Isc gain był optymalny. Z przeprowadzonych symulacji wynika, że oczekiwane wzmocnienie prądu zwarciowego dla katów padania promieniowania słonecznego z przedziału 60-80 stopni może sięgać aż 80% przy założonych blisko 50% stratach na efekcie końcowym.
Oczywiście znany jest sposób wbudowywania polietylenowej folii w moduł fotowoltaiczny po to, by wydłużyć jego żywotność, jednak wkomponowanie folii na drodze fotonów docierających do krzemowego elementu półprzewodnikowego obniża jego sprawność o blisko 50%.
Dlatego nikt wcześniej nie wkomponował dwóch warstw folii polietylenowej w moduł fotowoltaiczny, obawiając się jeszcze gorszego efektu. Jesteśmy tu pionierami.
Testy na otwartym panelu fotowoltaicznym potwierdziły antyrefleksyjne właściwości układu dwóch folii z pęcherzykami powietrza zawartymi pomiędzy nimi, foliami nakładanymi na szkło zarówno pelxiglass jak i optiwhite hartowane.
Prototypy modułów fotowoltaicznych wykazały lepsze wzmocnienie prądowe niż założyłam składając wniosek o finansowanie badań do Podkarpackiego Centrum Innowacji w Rzeszowie (zakładane 1%, uzyskane 4,6%).
Projekt zakończono 30 listopada 2022 roku, 12 maja został ostatecznie zaopiniowany pozytywnie do finansowego rozliczenia i stąd w prasie pojawiła się informacja o nim.
Od 30 listopada panel z układem folii polietylenowych wydłużających jego pracę posiada ochronę prawną dzięki zgłoszeniu patentowemu złożonemu 30 listopada 2022 roku.
Po wykonaniu testów uzupełniających, a w tej chwili nowe moduły przygotowywane są do testów starzenia światłem (procedura jest dosyć długotrwała, czekamy już pięć miesięcy, ale odbywa się ona według kolejności zgłoszeń i przyspieszyć jej nie możemy) przygotujemy nowe zgłoszenie patentowe i wykonawca projektowych modułów, zgodnie z deklaracją, podejmie starania nad wytworzeniem pełnowymiarowego modułu. Prototypy wykonano z dwóch HC krzemowych ogniw każdy. Przygotowanie linii produkującej układy folii nie powinno trwać więcej niż 6-10 tygodni. Pozostałe etapy produkcji paneli są identyczne jak w produkcji seryjnej paneli wykonanych z krzemu krystalicznego, czy polikrystalicznego.
Potrzebujemy, ale to już na etapie produkcji przekonać się, czy enkapsulant EVA można zastąpić korzystniejszym. Prace można rozpoczynać już, natychmiast. Jednak mogą być wykonane w firmie produkującej panele lub np. spółce która w tym celu zostanie ewentualnie powołana. Uniwersytet Rzeszowski uzyskał środki na sfinansowanie tych badań i to Uniwersytet jest stroną, która zwracała się o ochronę patentową.
Szansa na wykorzystanie pomysłu jest już, już teraz.
Dodam, ze zastosowanie jako pokrycie modułu szkła z powłoką antyrefleksyjną z pewnością wzmocniłoby efekt. Nasze prototypy wytworzono stosując komercyjne szkło optiwhite hartowane, które nie zawiera żadnej powłoki antyrefleksyjnej. Powłoka modyfikująca parametry elektryczne prototypów modułów jest złożona z dwóch warstw polietylenu o łącznej grubości co najmniej 32 mikrometrów. Na tym etapie badań wiemy, że grubsze warstwy są równie efektywne, pod warunkiem, że nie ustępują transmisyjnością tym już wytworzonym.
Takiego układu nie nakładamy na szklane pokrycie modułu, a umieszczamy ją mniej wewnątrz modułu fotowoltaicznego.
⬇️⬇️⬇️
https://pcinn.org/ciekawy-projekt-naukowcow-z-podkarpacia-moze-zwiekszyc-wydajnosc-dzialania-paneli-fotowoltaicznych/
