«Гибкие тонкопленочные солнечные элементы на основе v–образных полимерных подложек»

научный руководитель проекта, К.Т.Н.
Лариса Молохина

В настоящее время проблема использования экологически чистых, доступных и дешевых источников энергии встала достаточно остро. В энергетических программах многих стран мира все большее место занимает использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии. И здесь особое место по своей доступности и неисчерпаемости занимает солнечная энергия, являющаяся также одним из наиболее экологически чистых источников энергии. В последнее время наблюдается рост исследований и разработок дешевых гибких солнечных батарей. Достоинством гибких солнечных батарей является то, что они дешевы и могут принимать рассеянный и слабый солнечный свет (если солнце скрыто за облаками) намного эффективнее, чем другие устройства для преобразования солнечной энергии, например, кристаллические объемные батареи. Однако КПД данных устройств ниже, чем у кремнеевых батарей.

Нами разработан способ повышения КПД солнечных тонкопленочных элементов Разработаны конструкции солнечных батарей и проведены сравнительные испытания солнечных элементов с использованием исходных материалов фирм Flexcel и Konarca. Результаты исследований показали увеличение генерации электроэнергии с 1м2 на 30 – 40 % по сравнению с исходными элементами. Увеличение генерации электроэнергии происходит за счет увеличения количества переотражений в 3-х мерной конструкции солнечного элемента.

Актуальное состояние разработки:

• Конструкция модуля с ТСЭ максимально эффективно использует солнечное излучение в период дневного хода солнца, а также в условиях облачности и сумерек без использования трекера и может применяться во встраиваемых в здания системах BIPV.
• Испытания лабораторных образцов показали повторяемость и воспроизводимость эффекта прироста электрической генерации ТСЭ с модифицированными (гофрированными) подложками.
• При постановке модулей на производство требуется неглубокая адаптация технологии существующих серийных линий ТСЭ, что существенно снижает затраты на освоение новой продукции. Конструкции модифицированных ТСЭ изготавливаются в виде герметичных легких сотовых панелей из полимерных материалов.
• V - образная конструкция ТСЭ типа «гармошка» является наиболее простой по исполнению, но имеет не самые высокие ВАХ, относительно других объёмных конструкций. Достоинством конструкции является возможность использования серийно выпускаемых рулонных ТСЭ без существенных изменений в технологии их производства.

Разработанные конструктивные решения:

Метод достижение эффекта: формирование регулярного макрорельефа и определённого пространственного положения фотоприёмных слоёв по отношению к потоку солнечного излучения, обеспечивающего максимальное использование эффекта переотражения фотонов и их полное поглощение в фотоприёмных слоях.

При монтаже и испытаниях V – образной конструкции солнечной батареи (рис.1.) обнаружено устойчивое увеличение электрической генерации солнечных элементов при определённых углах взаимного пространственного конфигурирования фотоприёмных поверхностей.

Рис.1. Гофрированный тонкоплёночный солнечный элемент

V - образная конструкция ТСЭ типа «гармошка» является наиболее простой по исполнению, но имеет не самые высокие ВАХ, относительно других объёмных конструкций. Достоинством конструкции является возможность использования серийно выпускаемых рулонных ТСЭ без существенных изменений в технологии их производства.