CPVMatch – Modernste Technologien und Zellen für Konzentrator-Photovoltaikmodule ermöglichen höchste Wirkungsgrade

Laufzeit: Mai 2015 - Oktober 2018
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
Europäische Union - H2020
Webseite: www.cpvmatch.eu
Projektfokus:
Foto des aktuellen Weltrekord CPV Moduls mit 41.4 % elektrischem Wirkungsgrad. Das Modul verwendet höchsteffiziente Vierfachsolarzellen in Kombination mit achromatischen Vollglasslinsen.
© Fraunhofer ISE/Alexander Wekkeli

Foto des aktuellen Weltrekord CPV Moduls mit 41.4 % elektrischem Wirkungsgrad. Das Modul verwendet höchsteffiziente Vierfachsolarzellen in Kombination mit achromatischen Vollglasslinsen.

Histogramm des elektrischen Wirkungsgrades des in Abbildung 1 gezeigten CPV Submoduls. Diese Wirkungsgrade wurden in Freiburg bei verschiedensten Umgebungsbedingungen gemessen. Die in blau markierten Wirkungsgrade sind unter CSOC Normbedingungen gemessen worden.
© Fraunhofer ISE

Histogramm des elektrischen Wirkungsgrades des in Abbildung 1 gezeigten CPV Submoduls. Diese Wirkungsgrade wurden in Freiburg bei verschiedensten Umgebungsbedingungen gemessen. Die in blau markierten Wirkungsgrade sind unter CSOC Normbedingungen gemessen worden.

Histogramm elektrischer Wirkungsgrade unter Normbedingungen des in Abbildung 1 gezeigten CPV Submoduls. Das Histogramm zeigt die Verteilung der Wirkungsgrade unter CSOC Normbedingungen (mit realistischer Solarzellentemperatur) und unter CSTC Normbedingungen (mit 25°C Solarzellentemperatur).
© Fraunhofer ISE

Histogramm elektrischer Wirkungsgrade unter Normbedingungen des in Abbildung 1 gezeigten CPV Submoduls. Das Histogramm zeigt die Verteilung der Wirkungsgrade unter CSOC Normbedingungen (mit realistischer Solarzellentemperatur) und unter CSTC Normbedingungen (mit 25°C Solarzellentemperatur).

Konzentrator-Photovoltaik (CPV) ist die Technologie mit der die mit Abstand höchsten Wirkungsgrade für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie erreicht werden. Dies liegt am Einsatz von hocheffizienten Mehrfachsolarzellen und speziellen Optiken, um das Sonnenlicht auf die Solarzellen zu fokussieren. In dem EU geförderten Projekt CPVMatch hat sich ein Konsortium aus 9 Forschungseinrichtungen und Unternehmen der Optimierung dieser beiden Elemente in Bezug auf Wirkungsgrad und Herstellbarkeit gewidmet. Kürzlich konnte im Rahmen des Projektes am Fraunhofer ISE ein Konzentratormodul mit einem Modulwirkungsgrad von 41,4% realisiert werden - dies ist der höchste jemals erzielte Wert für ein Photovoltaikmodul.

Ein wichtiger Bestandteil des CPVMatch Projektes war die Entwicklung und der Bau von CPV Modulprototypen der nächsten Generation. Eines der realisierten Konzentratormodule ist in Abbildung 1 zu sehen. Dieses CPV Modul besteht aus achromatischen Vollglaslinsen, welche das Sonnenlicht nahezu verlustfrei auf hocheffiziente Vierfachsolarzellen bündeln. Am Fraunhofer ISE wurde die elektrische Charakteristik dieses CPV Moduls evaluiert. Dazu wurde dessen elektrische Ausgangsleistung inklusive der Umgebungsbedingungen an einer Sonnennachführeinheit automatisiert vermessen. Abbildung 2 zeigt die ermittelte Verteilung des elektrischen Modulwirkungsgrads unter den vorherrschenden Umgebungsbedingungen. Für die elektrische Ausgangsleistung von CPV Modulen Parameter wie Temperatur, Wind, Intensität und Zusammensetzung des Sonnenlichts am relevantesten. Für diese vier Einflussgrößen wurden daher in der Norm IEC 62670-1 Standardwerte festgelegt. Dabei wird zwischen Standardarbeitsbedingungen (CSOC; concentrator standard operating conditions) und Standardtestbedingungen (CSTC, concentrator standard test conditions) für Konzentrator PV Module unterschieden. Diese Standardbedingungen ermöglichen eine Vergleichbarkeit zwischen verschiedenen Modultechnologien und Standorten. Am Fraunhofer ISE wurde der elektrische Wirkungsgrad für das in Abbildung 1 gezeigte Modul gemäß der Norm IEC 62670-3 bestimmt. Die ermittelte Verteilung der standardisierten Wirkungsgrade ist in Abbildung 3 dargestellt. Als Mittelwert erzielte das Prototypenmodul bei CSOC einen Wirkungsgrad von 39.5 % und bei CSTC von 41.4 %. Für ein CPV Modul dieser Baugröße ist dies momentan weltweit der höchste gemessene Wirkungsgrad.