Öz
Yoğunlaştırmalı Fotovoltaik (CPV) sistemler, konvansiyonel kristal
silisyum ve ince film fotovoltaik (PV) enerji dönüşüm sistemlerine önemli bir
alternatif olarak görülmektedir. Bu sistemlerde, lensler veya aynalar geniş bir
alandan güneş ışığını toplayarak, küçük alanlı yüksek verimli fotovoltaik güneş
hücresinin üzerine odaklamaktadır. Orta yoğunlaştırma seviyesine sahip ve yatay
ışık kılavuzuna dayanan yeni bir yoğunlaştırılmış güneş paneli
gerçekleştirilmiştir. Optik bileşenler, PMMA malzemesi kullanılarak düşük
maliyetli bir yöntem kullanılarak üretilmiştir. Lazer oluklu gömülü temaslı
silisyum güneş pilleri, optik ve elektrik kayıplarını en aza indirmek için bu
uygulama için özel olarak üretilmiştir. 15 cm x 15 cm'lik alana sahip tam bir
mini modül monte edilerek test edilmiştir. Test sonuçları beklentilerle uyum içindedir
ve sistemi daha da geliştirmek için kayıplara neden olan temel problemler
tanımlanmıştır. Silisyum güneş pili teknolojisi ve seri üretime uygun düşük
maliyetli imalat yöntemleriyle, %80'den daha yüksek bir optik verimliliğin ve
170 W/m2'yi aşan panel gücünün elde edilebilmesinin mümkün olduğu
gösterilmiştir.
Anahtar Kelimeler
Yoğunlaştırma Fotovoltaik Silisyum Güneş Hücresi Orta Seviye Yoğunlaştırma CPV Güneş Yoğunlaştırıcısı Işık Klavuzu
Kaynakça
- [1] G. Zubi, J. L. Bernal Agustin and V. G. Fracastoro, "High concentration photovoltaic systems applying III–V cells," Renewable and Sustainable Energy Reviews, no. 13, pp.(2009) 2645-2652.
- [2] NREL, “NREL,” National Center for Photovoltaics, 2018. [Online]. Available: https://www.nrel.gov/pv/assets/images/ efficiency-chart.png. [Accessed 09 05 2018].
- [3] O. Selimoglu and R. Turan, “Exploration of the horizontally staggered light guides for high concentration CPV applications,” Optics Express, vol. 20, no. 17, (2012). 19137-19147.
- [4] S. Kurtz, “Opportunities and Challenges for Development of a Mature Concentrating Photovoltaic Power Industry,” NREL, 2012.
- [5] M. A. Green, Z. Jianhua, A. W. Blakers, M. Taouk and S. Narayanan, “25-Percent efficient low-resistivity silicon concentrator solar cells,” Electron Device Letters, IEEE, pp. (1986) 583-585.
- [6] C. Morilla, M. Vivar, R. Russel, J. Fernandez and G. Sala, “Developments in the Optimisation of Laser Grooved Burried Contact Cells for use in Concentration Systems,” in 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Milan, 2007.
- [7] A. Mohr, “Silicon Concentrator Cells In A Two-Stage Photovoltaicsystem With A Concentration Factor Of 300X,” Albert Ludwig University of Freiburg, Freiburg im Breisgau, 2005.
- [8] R. Sinton, Y. Kwark, J. Gan and R. M. Swanson, “27.5-Percent Silicon Concentrator Solar Cells,” IEEE Electron Device Letters , Vols. EDL-7, no. 10, pp. (1986) 567-569.
Öz
Concentrated photovoltaic (CPV) systems have proven to be an important
alternative to conventional crystalline silicon and thin film photovoltaic (PV)
energy conversion systems. In CPV systems, lenses or mirrors are used to
collect sunlight from a large area and to focus it onto a small area of a high
efficiency photovoltaic cell. In this paper, we report the realization of a new
CPV concentrator that is based on a horizontally staggered light guide system
with a medium concentration level. The optical components were manufactured using
a low-cost method, with PMMA as the optical material. Laser-grooved
buried-contact silicon solar cells were used and these cells are specially
designed and fabricated for this application to minimize the optical and
electrical losses. A complete mini-module with a 15 cm x 15 cm area was
assembled and tested under outdoor conditions. The test results are in good
agreement with the expectations and the main problems causing losses are
identified to further improve the system. It is shown that an optical efficiency
of higher than 80%, leading to a module power that exceeds 170 W/m2,
is attainable with existing Si solar cell technology with cost effective
manufacturing methods.
Anahtar Kelimeler
CPV Concentrated Photovoltaics Silicon solar cell Medium level concentration Light guide Solar concentrator Lens array
Kaynakça
- [1] G. Zubi, J. L. Bernal Agustin and V. G. Fracastoro, "High concentration photovoltaic systems applying III–V cells," Renewable and Sustainable Energy Reviews, no. 13, pp.(2009) 2645-2652.
- [2] NREL, “NREL,” National Center for Photovoltaics, 2018. [Online]. Available: https://www.nrel.gov/pv/assets/images/ efficiency-chart.png. [Accessed 09 05 2018].
- [3] O. Selimoglu and R. Turan, “Exploration of the horizontally staggered light guides for high concentration CPV applications,” Optics Express, vol. 20, no. 17, (2012). 19137-19147.
- [4] S. Kurtz, “Opportunities and Challenges for Development of a Mature Concentrating Photovoltaic Power Industry,” NREL, 2012.
- [5] M. A. Green, Z. Jianhua, A. W. Blakers, M. Taouk and S. Narayanan, “25-Percent efficient low-resistivity silicon concentrator solar cells,” Electron Device Letters, IEEE, pp. (1986) 583-585.
- [6] C. Morilla, M. Vivar, R. Russel, J. Fernandez and G. Sala, “Developments in the Optimisation of Laser Grooved Burried Contact Cells for use in Concentration Systems,” in 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Milan, 2007.
- [7] A. Mohr, “Silicon Concentrator Cells In A Two-Stage Photovoltaicsystem With A Concentration Factor Of 300X,” Albert Ludwig University of Freiburg, Freiburg im Breisgau, 2005.
- [8] R. Sinton, Y. Kwark, J. Gan and R. M. Swanson, “27.5-Percent Silicon Concentrator Solar Cells,” IEEE Electron Device Letters , Vols. EDL-7, no. 10, pp. (1986) 567-569.
Ayrıntılar
| Birincil Dil | İngilizce |
|---|---|
| Bölüm | Natural Sciences |
| Yazarlar | |
| Yayımlanma Tarihi | 29 Haziran 2018 |
| Gönderilme Tarihi | 17 Mayıs 2018 |
| Kabul Tarihi | 29 Mayıs 2018 |
| Yayımlandığı Sayı | Yıl 2018Cilt: 39 Sayı: 2 |