Hochkonzentrierende Systeme (HCPV)

Um die III-V Mehrfachsolarzellen auch terrestrisch zu nutzen, entwickeln wir hochkonzentrierende Photovoltaiksysteme. Dazu untersuchen und qualifizieren wir optische Komponenten, die das Sonnenlicht um den Faktor 300-1000 konzentrieren, bevor es in der III-V Mehrfachsolarzelle in elektrische Energie gewandelt wird. Im Bereich der Konzentratorsysteme arbeiten wir an der Weiterentwicklung der gesamten Technologiekette von der Solarzelle 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. Unsere Kompetenzen im Bereich der thermischen, optischen und elektrischen Simulation stellen wir Kunden zur Verfügung. Wir optimieren und entwickeln Prozesse und innovative Systeme.

Ein Beispiel für die erfolgreiche Modulentwicklung ist die am Fraunhofer ISE entwickelte FLATCON®-Technologie, die heute von Soitec Solar erfolgreich kommerzialisiert wird. Daneben entwickeln wir alternative Modulkonzepte, z. B. durch den Einsatz von Spiegeloptiken für sehr hohe geometrische Konzentrationen. Weiterhin untersuchen wir die Co-Generation von Wärme und Elektrizität in einem konzentrierenden System, um Systemwirkungsgrade mit über 70 % zu realisieren.

Zur Charakterisierung von CPV-Komponenten stehen verschiedene experimentelle Methoden zur Verfügung.

Im Bereich der hochkonzentrierenden PV-Konzentratorsysteme entwickeln wir Konzentratormodule und –systeme und bieten:

• Integration und testen von neuartigen Zellen in Konzentratormodulen
• Experimentelle Untersuchung neuer Konzepte und Komponenten (z.B. Sekundäroptiken) für die CPV
• Designoptimierung und Analyse mittels Finite-Elemente-Methode (FEM) und Computational fluid dynamics (CFD)
• Produktion von Pilot- und Kleinserien mit automatisierten Fertigungstechnologien (z.B. Pick & Place, Bond-, Klebe- und Lötverbindung)
• Untersuchung der Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität
• Labor- und Außenmessungen