Tchajwanští vědci vyvinuli systém obsahující pole Fresnelových čoček 2 × 2 a solární panel vyrobený z materiálů III-V a polykrystalických solárních článků s nízkým únikem světla.
Výzkumný tým z Tchaj-wanu tvrdí, že objevil příčinu inherentního úniku světla ve vysoce koncentrovaných fotovoltaických (HCPV) systémech. Ty používají Fresnelovu čočku jako zaostřovací čočku.
Vědci uvedli, že systémy HCPV v kombinaci s Fresnelovou čočkou jsou schopny absorbovat sluneční světlo i za oblačného počasí a že však tato zařízení trpí únikem světla.
,,Fresnelovy čočky se navrhují tak, aby výrazně snížily hmotnost čočky, aby mohly splňovat požadavky systému sledování slunce,“ uvedli. „Avšak na rozdíl od běžných čoček mohou nehladké a nesouvislé povrchy čoček rozmístěné ve více segmentech způsobit nevyhnutelný významný únik světla kvůli výrobním chybám, jako jsou poloměry zakřivení a úhly úkosu vyrobených Fresnelových čoček.“
Vědci předpokládali použití Fresnelovy čočky o šířce 129 mm a tloušťce 1,81 mm. Uvažovali o zaostřovací ploše o velikosti 1,1 mm × 1,1 mm, výkonovém poměru ohniska 63 % a poměru úniku světla mimo oblast zaostření 37 %. Také měřili světelnou energii v oblasti úniku světla u Fresnelových čoček s různými strukturami při ozařování monochromatickým světlem. A použili difuzní desky s různou rychlostí pronikání k napodobení venkovních podmínek různých tloušťek vrstvy mraků.
Vývoj FV systému tchajwanskými vědci
Na základě výsledků této simulace měla skupina možnost navrhnout systém HCPV. Ten údajně dokáže nabídnout dobrý výkon i při zatažené obloze. Zahrnuje pole 2 × 2 Fresnelových čoček na krabici se dvěma rozměry otáčení. Ty lze kdykoli ručně nastavit tak, aby směřovaly přímo ke slunci. FV jednotka spoléhá na vysoce účinný solární panel na bázi materiálů III-V v ohnisku. A taky polykrystalické solární články umístěné kolem něj.
,,Unikající světlo ze struktury Fresnelovy čočky a rozptýlené světlo ze slunečního světla procházejícího mraky lze nasměrovat na solární panel na bázi polykrystalického křemíku pro výrobu energie,“ uvedli akademici. „Když je jasná obloha, světlo se soustředí na vysoce účinný solární článek, takže účinnost výroby energie je vysoká. V těžkém mraku se sluneční světlo nemůže soustředit na vysoce účinný solární článek, takže konvenční HCPV nemůže efektivně vyrábět elektřinu, ale tento design může stále vyrábět elektřinu pomocí polykrystalických solárních panelů.“
Prostřednictvím simulace mohla tchajwanská skupina zjistit, že Fresnelova čočka může v oblasti úniku světla dosáhnout osvětlenosti asi 20 000 až 40 000 lx. A to ať už je slunečný den nebo zataženo s různou tloušťkou oblačnosti.
Výzkumný tým prezentoval systém HCPV ve studii „Hybridní vysokokoncentrační fotovoltaický systém navržený pro různé povětrnostní podmínky“. Ta se nedávno publikovala ve vědeckých zprávách.
Skupina zahrnuje vědce z tchajwanské Národní centrální univerzity a Národní univerzity Yang Ming Chiao Tung.
„Navrhovaný nový vývoj FV systému je užitečný pro dosažení optimální výroby solární energie při různé zatažené obloze,“ uzavřeli.
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
