Güneş enerjisi, her kareden daha fazla enerji absorbe etmek için en umut verici yenilenebilir kaynaklardan biri olarak duruyor ve bu arayıştaki daha az sayıda faktör, fotovoltaik (PV) panellerin verimliliği önemli ölçüde arttı, ancak araştırmacılar her kareden daha fazla enerji absorpsiyonunu azaltmak için yeni yollar aramaya devam ediyor ve bu arayıştaki daha az etkili faktörlerden biri, yüzeysel dağıtım kavramıdır - panelin aktif alanlarındaki pratik noktaları araştırır.

Güneş Enerjisinde Radyal Dağıtımı Anlamak

En basit formunda, radial dağıtım bir miktar nasıl olduğunu açıklar - burada, güneş ışığı - merkezi bir noktadan dışlanır. Güneş güneş panelinde güneş ışığı çarptığında veya enerjiyi yönlendiren optik elementler inşa edilmez, bu nedenle, paneldeki ışık aralıklarında ışık, ışık ışığının altında olan ışık türüne, bu faktörler için hesaplanan ışıkların tüm ışıkların altında bir araya geldiğinde, daha iyi bir şekilde kontrol edilen bir ışık parçası haline gelir.

Konsept özellikle koncentrator optik kullanan sistemlerde önemlidir, ancak aynı zamanda düz plaka panelleri için de önemlidir. Standart bir silikon modülünde bile, panelin kenarları, bu radial varyasyonlar için hesaplanan paneller ve sistemler ışığından daha az ışık alır.

Işık Dağıtımının Arkasındaki Fizik

radyal dağıtımın verimliliğini nasıl etkilediğine dikkat etmek için, bir ışık-erkek etkileşiminin temel fiziklerini anlamalıdır. Güneş ışığı bir güneş hücresine çarptığında, üç şey olabilir: yansıma, iletim veya absorpsiyon. Sadece fotolar elektron-delik çiftleri ve elektrik üretebilir. Işıkın kesmiş ışık ışığının her bir perspektifine bağlıdır, ve hücrenin yüzey özelliklerini doğrudan yükselterek, yansımaları azaltır ve bu nedenle buncalamaları azaltır.

Radyal dağıtım oyuna geliyor çünkü inme açısı bir panelin yüzeyinde değişir. Düz bir panel için, merkezdeki güneş ışınlarından gelen ışınların, optik elementlerin yakınından (düşük yansıma), köşeleri veya kenarları greve götüren ışınlar daha olumlu bir açıya sahipken, yüksek bir yoğunluk ve yüksek yansımaya sahiptir.

Farklı Güneş Panel Teknolojilerinde Radial Dağıtım

Tüm güneş panelleri, radial dağıtım tarafından eşit şekilde etkilenmez. Hücrelerin arkasındaki teknoloji ve modül tasarımı, sistemin ne kadar hassas olduğunu belirlemektedir.

Monokristalline Silikon Panel

Monokristal paneller tek, saf silikon kristalinden yapılır ve ticari silikon teknolojileri arasında en yüksek verimlilik sunar -% 22'den fazla. karanlık, üniformalı görünüş sonuçları yüzey yansımasını azaltır ve mükemmel kaplamalarla bile, radial dağıtım etkileri hala yüksek oranda düzelme özelliklerine yol açar.

Polykristalline Silikon Panel

Polykristal paneller biraz daha az verimlidir (yaklaşık% 16-19) ancak daha ucuz ışık yoğunluğu, tahıl sınırlarında yenidenkombinasyona yol açan, tahıl sınırlarının yeniden çekilmesi için yüzeysel dağıtım tabakaları, verimliliği azaltmak için rekombinasyon merkezleri olarak hareket edebilir. Radyal dağıtım desenleri bu sorunu azaltır, çünkü eşit olmayan ışık yoğunluğu, düşük maliyetli olmayan bir şekilde azalır.

İnce Film Solar Hücreleri

İnce film teknolojileri – kamyum telluride (CdTe), bakır indium galium selenide (CIGS), ve morföz silikon (a-Si) - daha uzun süre boyunca ışık tutmak için daha yüksek çözünürlükte olan yüzeylere bağlı olarak, bu da yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte.

Bifacial Panel

Bifacial modüller hem ön hem de arka yüzeylerden ışık tutuyor, bifacial tasarımları için enerji verimini artırmak, iki tarafın da eşit derecede karmaşık olmasını sağlamak için zemin kapak malzemeleri ve modül yüksekliklerine bağlı olarak daha karmaşıktır. Bazı üreticiler, arka tabloları veya çift camları, sıcak noktalar yaratmadan farklı bir şekilde enkapı dağıtımını en üst düzeye çıkarırlar.

Concentrator Photovoltaics (CPV)

CPV sistemleri, güneş ışığı küçük, yüksek verimli çok fazla parçalı hücrelere odaklanmak için lensleri veya aynaları kullanır. İşte, radial dağıtım mükemmel bir şekilde hizalanırsa, hücre aşırı ısı ve degrad sağlar ve güç çıkışı keskin bir şekilde azalır. CPV modülleri, sıcak-saksiyonel dağıtıma devam edebilir.

Radial Dağıtımı İçin Anahtar Teknikleri

Mühendisler bir yöntem dizisi geliştirdiler - optiklerden bazı ödünç alındı, gelişmiş malzemeler bilimden diğerleri - güneş hücreleri boyunca güneş ışığının nasıl yayıldığını geliştirmek. Aşağıda en etkili teknikler.

Concentrator Lensler ve Aynalar

Fresnel lensler ve parabolik aynalar 100-1000 × bir faktörle güneş ışığına yoğunlaşır.Ancak, birincil amacı pahalı yarı iletken malzemenin miktarı gerekli olsa da, radyopsiyonel dağılımını da yeniden şekillendirir.İyi tasarlanmış bir koncentrator, hatta Gaussian dağıtımını azaltabilir.

Yüzey Texturing ve Microstrucs

Mikron ölçekli piramitler veya rastgele özellikler ile bir güneş hücresinin ön yüzeyi, düz bir yüzeye kıyasla% 50 oranında yansımayı azaltır. Daha önemlisi, gelen ışık yönünü değiştirir, bunun yerine hücreye yansıyan ışınlarına neden olur.Bu etki, hücrenin kenarlarına doğru ışıkların yönlendirilmesini sağlayarak radial dağılımı geliştirir[0 önde gelen kurumlara göre 1,4'ü)

Güneş İzleme Sistemleri

Tek eksenli ve çift eksenli pistler, panel yüzeyinin gün boyunca güneş ışınlarına karşı perpendiculara devam ediyor. Tüm paneldeki insitasyon açısına göre, izers neredeyse yüksek direkt normal geri dönüşlerle ilgili bölgelerden kaynaklanan en faydalı dağıtım noktaları.Demirsel yükler, takip edilen büyük ölçekli tesisatlardan gelen alan veriler, eğimli ışıkların her türlü yönde yüzde 25–40 oranında artış gösterebiliyor.

Anti-Reflective Kaplamalar

İnce film müdahalesi kaplamalar - çeyrek dalga boyu silikon nitrit tabakası (SiN) veya titanyum dioksit (TiO) - yan yanaşmış yansımaları için tasarlanmıştır.

Nanoyapılı Yüzeyler

Araştırmanın kesim kenarında, nano ölçekli özelliklerle yüzeyler – nanoteller, nanoconlar veya moth-eye modelleri – geniş bir ⁇ ve angular aralığındaki en hassas karışımlar sağlar. Bu yapılar, büyük radonlara havadan gelen yüksek reraktif bir indeksi etkili bir şekilde yaratır, tamamen ışıkları tamamen ortadan kaldırırlar. Hücre içindeki tıkanma modları da azaltır, zayıf bir şekilde absorbe edilir.

Geliştirilmiş Radial Dağıtım Faydaları

Güneş panelinde güneş ışığının nasıl yayıldığını geliştirmek, ham verimlilik numarasının ötesine giden somut avantajlar sunar.

  • [FONT:0) Yüksek enerji verimi:[Dönetici 1] Üniformada %1 artış bile standart tasarımlara kıyasla yılda% 0.5-2 daha fazla yıllık enerji üretimine tercüme edilebilir. Alan testleri ile [[FONTD:2).NREL).
  • [FONT:0] Düşük ışık koşulları altında gelişmiş performans: İyi radyal dağıtım bulutlu günlerde ve güneş batağı / asette. Bu, güneş genellikle doğrudan yük olmadığı konut ve ticari tesisatlar için kritik.
  • [FONT:0) Sıcak nokta bozulması: [Dönetici aydınlatma, yerelleştirilmiş ısıtma riskini azaltır, bu da hücre çatlaklarına veya diyot aktivasyonuna neden olabilir. daha iyi radial dağıtım ile modüller daha uzun ömürler ve daha yüksek güvenilirliklere sahiptir.
  • [[Düzücü, daha ucuz paneller: [Dönetici: 0,4] Eğer radyal dağıtım birim alanı başına daha fazla ışık yakalamak için optimize edilebilirse, üreticiler aynı panel büyüklüğü için güç çıktısını artırabilir veya verilen bir fayaj elde etmek için daha az hücre kullanabilir.
  • [BOS) maliyetleri: [Düzücükler için yüksek verimlilik, belirli bir sistem kapasitesi için daha az panele ihtiyaç duyulmaktadır, rafa, kablolama ve yükleme işi.

Meydanlar ve Sınırlar

Açık avantajlarına rağmen, radial dağıtım geliştirmelerini uygulamak engeller değildir. En acil meydan okuma maliyetidir. Gelişmiş yüzey dokuları, multikat kaplamaları ve yükleme mekanizmaları üretim ve yükleme masraflarını ekler.Birçok uygulama için, artan verimlilik kazancı, daha yüksek dağıtım faydalarını haklı çıkarabilir.İkinci bir meydan okuma dayanıklılıktır: nanoyapılı yüzeyler ve ince kaplamalar UV radyasyona, sıcaklık döngülerine ve mekanik strese maruz kalma yılları gerekir (örneğin, rüzgar, temizlik).

Başka bir sınırlama, radyal dağıtım optimizasyonunun doğrudan güneş ışığı için en etkili olmasıdır. Havalarda ağır bulut kapak veya yüksek aerosol yükleri ile, diffüz ışık hakimleri. Diffuse light, doğal olarak üniforma ile tüm açılardan geliyor, bu yüzden doğrudan ışık verimini azaltmak için çabalar - Hybrid yaklaşımlar - bulut kapağına bağlı olarak takip ve sabit modlar arasındaki geçiş ve sabit modlar arasında geçiş ve sabit modlar arasında geçiş yapmak gibi - henüz yaygın değil.

Son olarak, modül seviyesindeki elektroniklerin pratik kısıtlaması var. Optik tasarım, hücre seviyesinde mükemmel bir radyal dağıtım sağlarsa, elektrik devreleri (kesinlikle bağlantılı hücreler) hala nomat kaybı ve hücre performansında farklar varsa yanlış olur.Intro diyotlar bazı sorunları hafifletebilir, ancak gelişmiş ışık dağıtımlarından elde edilen kazanımlar, yarı-kücrekte hücreler veya külotize edilmiş yapılar gibi gelişmiş modül mimarileri tamamen kaybedilebilir.

Future Yol ve Araştırma

Güneş endüstrisi, laurels'in üzerinde dinlenmemektedir. Birkaç gelişmekte olan teknoloji, radyal dağıtım optimizasyonunu daha etkili ve uygun hale getirmeye söz verir.

[FONT:0] Adaptif optik ve akıllı cam: Araştırmacılar, optik özelliklerini gerçek zamanlı olarak değiştirebilecek paneller geliştiriyorlar, ancak ticari ürünler hala birkaç yıl uzakta olan hücrelere karşı “steer” ışık.

[FONT:0]Metamaterys ve fotonik kristalleri: Alt dalga uzunluğu desenleri ile donatılmış mühendisler, geleneksel optiklerle mümkün olmayan şekillerde ışık manipüle edebilir. İyi tasarlanmış bir metamalzeme, neredeyse her türlü olayı hafife alabilir, bu malzemeler bugün üretilebiliyorken, nano-imprint lithography ve roll-toplama işlemine yönelik gelişmeler on yıl içinde pazara getirebilir.

[FONT:0) Tasarım için harika bir istihbarat: Makine öğrenme algoritmaları, insan kaynaklı çözümleri tanımlamak için milyonlarca olası yüzey doku ve optik düzeni simüle edebilir. AIassisted tasarım, R& gibi yüksek çözünürlükte bir şekilde kısa sürede tamamlanabilir; sonraki nesil paneller için döngüler.

[FONT:0)Tandem güneş hücreleri optimize edilmiş optik ile optimize edilmiştir: [Dönetici:0) Tandem (multijunction) hücreler, daha geniş bir ışık spektrumunu yakalamak için farklı yarı iletken aynalar oluşturur. Her katmanın, tüm alt hücredeki araştırmacılar için farklı bir optimal dağıtım profiline sahiptir.

Son olarak, dağıtılmış enerji kaynakları ve akıllı inverterlerin kombinasyonu, farklı yönelimlerle verileri dinamik olarak ayar dengelemek için birden çok panelden kullanma fırsatı yaratır, bu alanda ikametsiz olmayan formlarla etkin bir şekilde uğraşır. “virtual concentrators” kavramı - farklı yönelimlerle birkaç modülin çıktısını bir araya getirmek için güç elektronik kullanın - hücre seviyesindeki işlemsel dağıtım çalışması için ilginç bir avenue.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Radyal dağıtım, yüzeysel boyama, konsensüsatör optik, izleme ve nanoyapılı tasarımlar gibi rekabetçi yüzeydeki her şeyi etkileyen temel bir güneş paneli performansıdır.Bu gelişmeler, güneş enerjisinin yüksek oranda güvenilirliğe ulaşmasına yardımcı olur.