PV-Konzentratorsysteme
Zehn Solarzellenbaugruppen mit Substraten, Solarzellen und Bypassdioden auf einem Transportmagazin.
Profil des Marktbereichs
Die Konzentration von Sonnenlicht ist eine elegante Option, um die Kosten von photovoltaisch erzeugtem Strom zu senken. Mittels einer Optik werden die Photonen auf eine kleine Halbleiterfläche gebündelt und dort in elektrische Energie umgewandelt. Die vergleichsweise teure Halbleiterfläche wird dadurch um Faktoren 10 bis 1000 reduziert. Im „Niedrig-Konzentrator“ mit Konzentrationsfaktoren bis 100 werden Silicium-Solarzellen eingesetzt. Im „Hoch-Konzentrator“ werden hocheffiziente III-V Mehrfachsolarzellen eingesetzt.
Im Marktbereich PV-Konzentratorsysteme arbeiten wir an der Weiterentwicklung der gesamten Technologiekette von der Zelle ( Si und III-V ) über die Konzentratoroptik und Modulfertigung, der spezifischen Elektronik bis zum kompletten System und Monitoring. Ein zentrales Element für die Technologie ist die Entwicklung der Konzentratormodule, die am Fraunhofer ISE im Concentrator Technology & Evaluation Center (ConTEC) zusammengefasst ist. Die Forschungsschwerpunkte des ConTEC liegen auf der Optimierung des Designs, des Herstellungsprozesses und der Zuverlässigkeit von CPV-Modulen.
Zur Charakterisierung von CPV-Komponenten stehen verschiedene experimentelle Methoden zur Verfügung.
Seit den 1990er Jahren werden am Fraunhofer ISE Konzentratormodule entwickelt. Mit unserer Erfahrung bezüglich der wichtigsten Einflussfaktoren auf die Leistungsfähigkeit eines Gesamtsystems, bieten wir unseren Kunden:
Im ConTEC (Concentrator Technology & Evaluation Center) des Fraunhofer ISE entwickeln und optimieren wir automatisierte Fertigungsprozesse zur Herstellung von Konzentratormodulen. Dafür stehen uns schnelle und präzise Anlagen zur Verfügung, wie sie auch in der industriellen Fertigung eingesetzt werden. So können Prozesse mit hohen Durchsatzraten entwickelt werden.
Da der hohe Energieeintrag der konzentrierenden Solarstrahlung eine besondere Herausforderung darstellt, ist die Untersuchung der Module und Komponenten in Bezug auf Zuverlässigkeit ein weiterer wichtiger Arbeitsschwerpunkt des ConTEC.
Wir verfügen über langjährige Erfahrungen im Bereich der Charakterisierung von Konzentratormodulen und -systemen. Darüber hinaus beteiligen wir uns seit Jahren im Rahmen der IEC TC 82 WG 7 an der Weiterentwicklung internationaler Standards für die Konzentratorphotovoltaik.
In PV-Konzentratorkraftwerken wird das Sonnenlicht durch kostengünstige Spiegel oder Linsen auf kleine, hocheffiziente III-V Mehrfachsolarzellen fokussiert. Forschungsarbeiten am Fraunhofer ISE haben gezeigt, dass diese Kombination die Perspektiven für die Photovoltaik entscheidend bereichert. PV-Konzentratorkraftwerke haben das Potenzial, die Stromgestehungskosten für große Kraftwerkseinheiten an sonnenreichen Standorten erheblich zu senken. Außerdem können viele Systeme zu großen Kraftwerkseinheiten zusammen geschlossen werden.