Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
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Magazin mit Solarzellenbaugruppen in Booten

Die Magazine dienen in der ConTEC Linie zur Materialzufuhr und Materialentnahme in die Anlagen.

© Fraunhofer ISE

Konzentrator-Bauelemente

FuE-Leistungen

Im Thema Konzentrator-Bauelemente bieten wir folgende Forschungs- und Entwicklungsleistungen

Integration und Ver­schalt­ung unter­schied­lich­er Zell­konzepte

Entwicklung von kunden­spezifischem Bau­gruppen­design

  • Auslegung und Design von Substraten
  • elektrische Kontaktierung der Bauelemente (Bond-, Schweiß-, Lötprozesse)

Montage von Solarzellen als Kleinserie und Entwicklung von Fertigungsprozessen

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Untersuchung der Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität


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In der Konzentratorphotovoltaik fokussieren kostengünstige Optiken das Licht auf kleine Solarzellenflächen. Die Systeme werden nach ihrem Konzentrationsfaktor des Sonnenlichts unterschieden. Unser Schwerpunkt liegt auf den niedrig konzentrierenden (>1x bis 50x) und hochkonzentrierenden (300x bis 1000x) Systemen.

Die Solarzellenbaugruppe, bestehend aus Substrat, Solarzelle und elektrischer Kontaktierung, ist eine Schlüsselkomponente in einem Konzentratorsystem. Der Aufbau der Solarzellenbaugruppen unterscheidet sich für verschiedene Systemdesigns. Wir stellen derartige Baugruppen mit aktiven und passiven Kühlsystemen und in unterschiedlichen Größen her.

In hochkonzentrierenden Systemen werden III-V-Mehrfachsolarzellen eingesetzt. Die Entwicklung für die hochkonzentrierenden Systeme ist am Fraunhofer ISE ist im Concentrator Technology Evaluation Center (Con-TEC) zusammengefasst.

In niedrigkonzentrierenden Modulen werden modifizierte Silicium- oder Dünnschichtsolarzellen eingesetzt. Diese Module entwickeln wir im Module Technology Evaluation Center (Module-TEC) und Con-TEC und verbinden damit Know-how aus der Silicium-Flachmodultechnologie und der hochkonzentrierenden Photovoltaik.

Die Forschungsschwerpunkte des Con-TEC und Module-TEC 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 Herstellungsprozesse und innovative Systeme.

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

 

 

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

© Fraunhofer ISE

CPV-T System

CPV-T System gekoppelt mit Entsalzungssystemen

 

Zum Projekt

Im Bereich der Bauelemente für PV-Konzentratorsysteme bieten wir:

  • Solarzellenbaugruppen für Prototypentests für eine Auswahl an Solarzellendesigns
  • 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

 

Aktuelle Veröffentlichungen zum Thema Konzentrator-Bauelemente:

YearTitle/AuthorDocument Type
20184-terminal CPV module capable of converting global normal irradiance into electricity
Martínez, Juan F.; Steiner, Marc; Wiesenfarth, Maike; Dimroth, Frank		Conference Paper
2018Analysis 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		Conference Paper
2018Challenges in the Design of Concentrator Photovoltaic (CPV) Modules to Achieve Highest Efficiencies
Wiesenfarth, M.; Anton, I.; Bett, A.W.		Journal Article
2018Component cell-based restriction of spectral conditions and the impact on CPV module power rating
Steiner, Marc; Muller, Matt; Siefer, Gerald; Bett, Andreas W.		Journal Article
2018Systematic design evaluation on the example of a concentrator photovoltaic module with mirror optics and passive heat dissipation
Wiesenfarth, Maike; Gamisch, Sebastian; Jakob, Peter; Steiner, Marc; Bett, Andreas		Journal Article
2017An end of service life assessment of PMMA lenses from veteran concentrator photovoltaic systems
Miller, D.C.; Khonkar, H.I.; Herrero, R.; Anton, I.; Johnson, D.K.; Hornung, T.; Schmid-Schirling, T.; Vinzant, T.B.; Deutch, S.; To, B.; Sala, G.; Kurtz, S.R.		Journal Article
2017Performance and failure analysis of concentrator solar cells after intensive stressing with thermal, electrical, and combined load
Eltermann, F.; Ziegler, L.; Wiesenfarth, M.; Wilde, J.; Bett, A.W.		Conference Paper
2017Progress in R&D on CPV cells and modules for highest efficiencies within the EU-funded project CPVMatch: Presentation held at CPV 2017, 13th International Conference on Concentrator Photovoltaic Systems, Ottawa, Canada, May 01 - 03, 2017
Philipps, S.; Baudrit, M.; Grange, F.; Hillerich, K.; Parmesani, R.; Román, E.		Presentation
2017Research on multi-junction solar cells at Fraunhofer ISE: Presentation held at CPV 2017, 13th International Conference on Concentrator Photovoltaic Systems, Ottawa, Canada, May 01 - 03, 2017
Bett, A.W.; Beutel, P.; Cariou, R.; Feifel, M.; Heckelmann, S.; Hoehn, O.; Klinger, V.; Lackner, D.; Niemeyer, M.; Ohlmann, J.; Oliva, E.; Predan, F.; Siefer, G.; Dimroth, F.		Presentation
2017The role of draft facets in temperature effects in silicone-on-glass Fresnel lens applications
Jakob, P.; Nitz, P.		Conference Paper
2016CPV-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.		Conference Paper
2016High Efficiency GaInP/GaAs Tandem Wafer Bonded Solar Cell on Silicon: Presentation held at 3rd EU PV General Assembly 2016, University of Barcelona - Faculty of Physics Av. Diagonal, 647, Spain, 25.05.2016-26.05.2016
Cariou, R.; Benick, J.; Dimroth, F.		Presentation
2016Improved in situ performance testing of line-concentrating solar collectors: Comprehensive uncertainty analysis for the selection of measurement instrumentation
Zirkel-Hofer, A.; Perry, S.; Fahr, S.; Kramer, K.; Heimsath, A.; Scholl, S.; Platzer, W.		Journal Article
2016Recent 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.		Conference Paper
2015CPV module with fresnel lens primary optics and homogenizing secondary optics
Wiesenfarth, M.; Dörsam, T.; Eltermann, F.; Hornung, T.; Siefer, G.; Steiner, M.; Riesen, S. van; Neubauer, M.; Boos, A.; Wanka, S.; Gombert, A.; Bett, A.W.		Conference Paper
2015NGCPV: A new generation of concentrator photovoltaic cells, modules and systems (a final review)
Datas, A.; Cristóbal, A.B.; Sala, G.; Anton Hernandez, I.; Minano, J.C.; Benítez, P.; Algora, C.; Bett, A.W.; Lackner, D.; Niemeyer, M.; Philipps, S.P.; Siefer, G.; Ekins-Daukes, N.J.; Roca, F.; Cancro, C.; Luque-Heredia, L.; Warmuth, W.; Baudrit, M.; Okada, Y.; Sugiyama, M.; Hishikawa, Y.; Takamoto, T.; Araki, K.; Fukuyama, A.; Nishioka, K.; Suzuki, H.; Kuze, N.; Moriyasu, Y.; Kita, T.; Kotagiri, A.; Kojima, N.; Martí Vega, A.; Yamaguchi, M.; Luque, A.		Conference Paper
2015Photoluminescence-based current-voltage characterisation of individual subcells in multi-junction devices
Alsonso-Álvarez, D.; Lackner, D.; Philipps, S.P.; Bett, A.W.; Ekins-Daukes, N.J.		Conference Paper
2015Solarenergie zur Stromerzeugung
Kiefer, K.		Book Article
2014High-Efficiency - A Key for CPV: Presentation held at CPV-10, 10th International Conference on Concentrator Photovoltaic Systems 2014, Albuquerque, USA, 08.04.2014
Bett, A.W.		Presentation
2014III-V multi-junction solar cells
Philipps, S.P.; Bett, A.W.		Book Article
2014A Low Concentration Receiver Concept for Cost Effective Crystalline Back Contact Cells
Ebert, M.; Dörsam, T.; Fellmeth, T.; Hädrich, I.; Eitner, U.; Biro, D.; Wiesenfarth, M.; Noriega, P.; Caparros, S.; Castano, F.		Conference Paper
2014Modeling of concentrating photovoltaic and thermal systems
Helmers, H.; Bett, A.W.; Parisi, J.; Agert, C.		Journal Article
2014SOPHIA CPV module round robin: Power rating at CSOC
Steiner, M.; Siefer, G.; Baudrit, M.; Dominguez, C.; Anton, I.; Roca, F.; Fucci, R.; Pugliatti, P.M.; Stefano, A. di; Kenny, R.; Morabito, P.; Muller, M.		Conference Paper
2014SOPHIA CPV Module Round Robin: Power Rating at CSOC
Siefer, G.; Steiner, M.; Baudrit, M.; Dominguez, C.; Antón, , I.; Roca, F.; Fucci, F.; Pugliatti, P.; Stefano, A. di; Kenny, R.; Morabito, P.		Conference Paper
2014Strategic Vision on PV Research Infrastructure in Europe
Kroon, J.; Bruijne, M. de; Bennett, I.; Arrowsmith, G.; Malbranche, P.; Merten, J.; Assoa, Y.B.; Taylor, N.; Georgyvan, S.; Lauermann, I.; Hüpkes, J.; Siefer, G.; Köhl, M.; Warta, W.; Roca, F.; Theologitis, I.		Conference Paper
2013Advanced liquid cooling in HCPVT systems to achieve higher energy efficiencies
Zimmermann, S.; Helmers, H.; Tiwari, M.K.; Escher, W.; Paredes, S.; Neves, P.; Poulikakos, D.; Wiesenfarth, M.; Bett, A.W.; Michel, B.		Conference Paper
2013Analysis of high concentration passively cooled CPV module designs using mirror optics
Dreger, M.; Wiesenfarth, M.; Schmid, T.; Bett, A.W.		Conference Paper
2013Modeling the thermal runaway effect in CPV modules
Steiner, M.; Siefer, G.; Bett, A.W.		Conference Paper
2013Temperature dependent electroluminescence and voltages of multi-junction solar cells
Karcher, C.; Helmers, H.; Schachtner, M.; Dimroth, F.; Bett, A.W.		Conference Paper
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