Matrice fotovoltaica tassellata per l'inseguimento del sole per l'uso in aree con spazio limitato
Feb 09, 2022
Scienziati in Corea del Sud hanno fabbricato un sistema fotovoltaico 3D trasformabile in forma basato su unità a celle solari tassellate che si dice sia una soluzione ideale sia per gli ambienti urbani che rurali con aree limitate per l'implementazione del fotovoltaico.
Il sistema proposto si basa su componenti in lega a memoria di forma che agiscono come attuatori, in base alla temperatura della cella solare, per regolare automaticamente la forma dell'array in risposta al sole's posizione, senza bisogno di macchinari."L'area della sezione trasversale perpendicolare alla luce incidente aumenta man mano che l'attuatore appiattisce i pannelli, facilitando un effetto di inseguimento solare automatizzato," hanno spiegato i ricercatori."Inoltre, questo concetto di inseguimento solare può essere applicato ai moduli tassellati, che hanno il vantaggio di utilizzare celle solari in silicio cristallino (Si) ampiamente disponibili in commercio."
Secondo il team di ricerca, l'impianto fotovoltaico è in grado di aumentare la resa elettrica del 60 percento nell'arco di una giornata rispetto a un pannello piatto fisso grazie alla minore lunghezza dell'ombra e all'effetto bifacciale ottenuto durante la trasformazione della forma."La luce diretta viene raccolta in modo efficace su alcune superfici e la luce diffusa e riflessa viene raccolta su altre superfici, un effetto che non può essere ottenuto nei moduli solari che utilizzano i sistemi di inseguimento convenzionali," hanno sottolineato.
Le celle solari sono state tagliate in una gamma di forme come rettangoli, triangoli equilateri e triangoli rettangoli, con gomma siliconica o una rete metallica utilizzata come spina dorsale per creare la forma ad arco 2D. Le celle sono state posizionate sulla striscia della spina dorsale a intervalli regolari e sono state collegate mediante filo metallico o elettrodi tessili e saldatura. Le strisce in lega a memoria di forma sono state realizzate con una lega a memoria di forma di nichel-titanio e applicate alla superficie di ciascun pannello a celle solari. Le celle solari tassellate sono state quindi incapsulate in un materiale siliconico utilizzando un metodo di rivestimento.
I ricercatori hanno sottolineato che, nei moduli tassellati, la trasformazione dell'array di celle solari è innescata dai componenti della lega a memoria di forma tra le unità di tassellatura e negli spazi di collegamento."Pertanto, la temperatura dei componenti della lega a memoria di forma tra le superfici delle celle solari è più importante della temperatura delle superfici stesse," hanno anche detto."Le temperature dei componenti in lega a memoria di forma posti tra le unità di celle solari a una distanza di 3 mm dalla superficie della cella e quella della dorsale di collegamento seguono un andamento simile alla temperatura della superficie della cella solare, ma con valori che sono 2–6 livelloC inferiore."
Il dispositivo è stato testato in condizioni di illuminazione standard e le sue prestazioni sono state confrontate con quelle dei tradizionali pannelli piatti fissi. L'efficienza del sistema è stata valutata in base alla potenza massima in uscita dall'array per unità installata nell'area.
È stato riscontrato che la potenza di uscita degli array di celle solari tassellati diminuisce con l'aumento dell'angolo di incidenza (AOI) o diminuisce quando segue il coseno dell'AOI."Tuttavia, le prestazioni superiori di tracciamento solare degli array di celle solari tassellate 3D trasformabili in forma sono state poco influenzate dall'AOI," ha specificato il gruppo coreano, osservando che l'efficienza basata sull'area installata è stata aumentata in tutti i casi dall'inseguimento solare trasformabile in forma."L'efficienza degli array di celle solari a forma trasformabile rispetto all'area di installazione può fornire prestazioni omnidirezionali superiori rispetto ai pannelli solari piatti fissi."
Le celle solari a forma di triangolo ad angolo stretto hanno mostrato le migliori prestazioni nell'arco corto e hanno offerto prestazioni superiori sotto la luce incidente omnidirezionale."La parte dell'array che è auto-ombreggiata durante la trasformazione della forma agisce come il retro di un modulo fotovoltaico bifacciale, fornendo array di celle solari tassellati trasformabili in forma con i vantaggi sia di un sistema di inseguimento solare che di un modulo fotovoltaico bifacciale," conclusero gli scienziati."Questo studio introduce il concetto di modulo fotovoltaico trasformabile in forma; rimangono molte altre aree di ricerca, inclusa la gestione efficiente dell'alimentazione di ciascuna cella e progetti 3D adatti per applicazioni specifiche."
La tecnologia cellulare è stata introdotta nel documento"Celle solari cristalline in Si cristalline a tracciamento automatico e trasformabili in forma automatizzate che utilizzano l'attuazione in situ della lega a memoria di forma," pubblicato in rapporti scientifici. Il gruppo di ricerca è formato da scienziati del Korea Electrotechnology Research Institute e dell'Università di Scienza e Tecnologia.
