Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE| Laufzeit: | 02/2021 - 01/2024 |
| Auftraggeber / Zuwendungsgeber: |
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) Fkz: 03EE1088B |
| Kooperationspartner: | AZUR SPACE Solar Power GmbH |
| Projektfokus: |       |
QuintuMod – Entwicklung eines kostengünstigen und gleichzeitig hocheffizienten Solarmoduls unter Verwendung einer 5fach-Stapelsolarzelle
Test-Tracker am Fraunhofer ISE zur Charakterisierung der Konzentratormodule von AZUR SPACE. Hierbei werden neben den IV Daten auch Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Intensität und Spektrum der Sonneneinstrahlung erfasst.
Stromproduktion der 5J CPV Module von AZUR SPACE in Abhängigkeit von der spektralen Verteilung im Sonnenspektrum (Spectral Matching Ratio). Gezeigt ist ein Vergleich zwischen gemessenen und prognostizierten Werten. Die berechneten Werte wurden mit der ISEeigenen Software (YieldOpt) berechnet.
Das Vorhaben »QuintuMod« strebt die Entwicklung und Optimierung von zuverlässigen, kosteneffektiven und hocheffizienten CPV-Modulen an. In der konzentrierenden Photovoltaik (CPV) werden schon heute die höchsten Wirkungsgrade für die Umwandlung von Sonnenlicht in Strom erzielt. Darüber hinaus hat sie zusätzliche Vorteile bzgl. Transport, Recycling und Nachhaltigkeit. Im Projekt »QuintuMod« wird eine neue Fünffach-Solarzelle in das CPV Modul von AZUR SPACE integriert und dieses auf höchste Wirkungsgrade hin optimiert. Ziel im Projekt ist es einen Modul-Wirkungsgrad von 34% bei CSTC (Konzentratorstandardtestbedingungen) zu erreichen. Durch die Evaluierung von Modulen in Feldtests wird eine Berechnungsmethode entwickelt, mit welcher der Jahresenergieertrag für dedizierte Standorte berechnet werden kann. Diese sind wichtige Daten für die ökonomische Bewertung von CPV-Kraftwerken, die besonders in südlichen Ländern mit hoher Direktstrahlung vorteilhaft eingesetzt werden.
Im Projekt ist das Fraunhofer ISE verantwortlich für die elektrische Charakterisierung der Fünffachsolarzellen im Labor und der Module in Außenmessungen. Dazu wurde die Messtechnologie erweitert, dass nun EQE und IV-Messungen bei Temperaturen bis 90°C möglich sind. Außerdem wurde der Zell-Linsen-Messaufbau weiterentwickelt, dass auch dort die Solarzellentemperatur so erhöht werden kann, dass sie der Betriebstemperatur im Modul entspricht. Im Rahmen des Projekts können damit verschiedene Technologiegenerationen bewerten und das Verständnis des Modulverhaltens erhöht werden. Des Weiteren unterstützt das Fraunhofer ISE den Projektpartner AZUR SPACE in der Evaluierung des Moduldesigns mit Durchführung von Alterungsversuchen und optischen Simulation der Primäroptik.
Ein wichtiger Schwerpunkt im Projekt ist die Bewertung des Energieertrags der CPV-Module für unterschiedliche Standorte und damit verschiedene Umgebungsbedingungen. Am Fraunhofer ISE werden Methoden zur Berechnung des Energieertrags wissenschaftlich untersucht und damit die Vorhersagegenauigkeit des Energieertrags für das CPV-Modul verbessert. Um die Stromproduktion der 5J Module des Projektpartners AZUR SPACE Solar Power GmbH vorhersagen zu könne, wird die ISE eigene Software YieldOpt verwendet (siehe Abbildung). YieldOpt bietet die Möglichkeit im Modell gezielt einzelne Modulkomponenten (wie z.B. die Solarzellentechnologie) austauschen, um deren Einfluss auf den Energieertrag bewerten zu können.