Hochkonzentrierende Systeme (HCPV)

FuE-Leistungen

Unsere FuE-Leistungen im Arbeitsgebiet Hochkonzentrierende Systeme (HCPV) umfassen das Design, Fertigung und Charakterisierung von Konzentratormodulen und Komponenten sowie der Untersuchung von kompletten Systemen:

Konzentratormodule

Produktionsprozesse

Konstruktion, Auslegung und Simulation

Untersuchung der Zuverlässigkeit

Charakterisierung von CPV-System­komponenten

PV-Konzentrator­kraftwerke

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

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

HeKMod4

Hocheffizientes Konzentratormodul mit GaSb-basierter Vierfachsolarzelle

 

CPVIndien

Forschungskooperation Klimatechnologie

 

CPV-T System gekoppelt mit Entsalzungssystemen

 

CPVMod

CPV Modul im modularen Aufbau

 

Aktuelle Veröffentlichungen zum Thema Hochkonzentrierende Systeme (HCPV):

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2022 Improving the Accuracy of Energy Yield Calculations of Tandem Solar Cell-based CPV-Modules
Steiner, M.; Mathur, P.; Sarkar, S.; Siefer, G.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Technical Boundaries of Micro-CPV Module Components: How Small is Enough?
Wiesenfarth, M.; Iankov, D.; Martínez, J.F.; Nitz, P.; Steiner, M.; Dimroth, F.; Helmers, H.
Vortrag
Presentation
2021 Technical Boundaries of Micro-CPV Module Components: How Small is Enough
Wiesenfarth, M.; Martínez, J.F.; Steiner, M.; Iankov, D.; Nitz, P.; Dimroth, F.; Helmers, H.
Vortrag
Presentation
2020 Development and Outdoor Characterization of a Hybrid Bifacial HCPV Module
Martinez, J.; Steiner, M.; Wiesenfarth, M.; Fellmeth, T.; Dörsam, T.; Wiese, M.; Glunz, S.W.; Dimroth, F.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 FLATCON® CPV Module Technology: A New Design based on the Evaluation of 10 Years of Outdoor Measurement Data
Wiesenfarth, M.; Steiner, M.; Dörsam, T.; Siefer, G.; Dimroth, F.; Nitz, P.; Bett, A.W.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2019 Outdoor Experimental Characterization of Novel High-Efficiency High-Concentrator Photovoltaic (HCPV) modules Using Achromatic Doublet on Glass (ADG) Fresnel Lenses as Primary Optics
Vallerotto, G.; Wiesenfarth, M.; Victoria, M.; Steiner, M.; Anton, I.; Jost, N.; Askins, S.; Sala, G.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2019 Pushing Energy Yield with Concentrating Photovoltaics
Steiner, Marc; Wiesenfarth, Maike; Martínez Sánchez, Juan Francisco; Siefer, Gerald; Dimroth, Frank
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2019 CPVIndia - Energy Yield Forecasting with PVsyst
Steiner, M.; Wekkeli, A.; Ojha, S.; Sardar, S.; Singh, V.; Singh Sawhney, H.; Singh Chandok, J.; Siefer, G.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2018 Operation & maintenance - the key for reliable performance in a CPV power plant
Wüllner, Johannes; Steiner, Marc; Wiesenfarth, Maike; Bett, Andreas
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2018 Evaluation of 53 kW CPV system in India
Steiner, M.; Bösch, A.; Wekkeli, A.; Ojha, S.; Sardar, S.; Singh, J.; Singh, V.; Singh Chandok, J.; Siefer, G.
Vortrag
Presentation
2018 Trends in Solar Electricity
Bett, A.W.
Vortrag
Presentation
2018 4-terminal CPV module capable of converting global normal irradiance into electricity
Martínez, Juan F.; Steiner, Marc; Wiesenfarth, Maike; Dimroth, Frank
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2018 Analysis of the performance of an on-axis mirror module design compared to a FLATCON module
Wiesenfarth, Maike; Gamisch, Sebastian; Jakob, Peter; Steiner, Marc; Bett, Andreas
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2018 Challenges in the Design of Concentrator Photovoltaic (CPV) Modules to Achieve Highest Efficiencies
Wiesenfarth, M.; Anton, I.; Bett, A.W.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Component cell-based restriction of spectral conditions and the impact on CPV module power rating
Steiner, Marc; Muller, Matt; Siefer, Gerald; Bett, Andreas W.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 Concentrating photovoltaic systems
Steiner, M.; Gerstmaier, T.; Bett, A.W.
Aufsatz in Buch
Book Article
2017 Uncertainty estimation of spectral matching ratio based power rating of CPV modules
Steiner, M.; Siefer, G.; Bett, A.W.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2016 43 % direct sunlight conversion efficiency using 4J cell with achromatic full glass lens
Steiner, M.; Siefer, G.; Schmidt, T.; Wiesenfarth, M.; Dimroth, F.; Bett, A.W.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2016 Rating of CPV modules: Results of module round robins
Steiner, Marc; Siefer, Gerald; Baudrit, Mathieu; Askins, Stephen; Domínguez, César; Antón, Ignacio; Roca, Francesco; Fucci, Raffaele; Cancro, Carmine; Romano, Antonio; Graditi, Giorgio; Pugliatti, Paola Maria; Stefano, Agnese di; Kenny, Robert; Norton, Matthew; Minuto, Alessandro; Morabito, Paolo; Muller, Matthew; Riley, Daniel; Pratt, Larry
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2016 CPV-T Mirror Dish System Combined with Water Desalination Systems
Wiesenfarth, M.; Went, J.; Bösch, A.; Dilger, A.; Kec, T.; Kroll, A.; Koschikowsi, J.; Bett, A.W.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2016 Recent Development in Direct Generation of Hydrogen Using Multi-Junction Solar Cells
Ohlmann, J.; Martínez, Juan F.; Lackner, D.; Förster, P.; Steiner, M.; Fallisch, A.; Dimroth, F.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

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