Highlight-Artikel Q3-2023

Applied Energy | Volume 352 | 16. September 2023 | 121898

Thomas Lickert, Stefanie Fischer, James L. Young, Selina Klose, Irene Franzetti, Daniel Hahn, Zhenye Kang, Meital Shviro, Fabian Scheepers, Marcelo Carmo, Tom Smolinka, Guido Bender, Sebastian Metz

Trotz einer Zunahme von wissenschaftlichen Veröffentlichungen über die PEM-Wasserelektrolyse fehlt immer noch eine gemeinsame Grundlage für Referenzhardware (Testzellen und Prüfstände) und Testprotokolle. Diese ist jedoch wichtig, um Versuchsergebnisse vergleichbar zu machen. Das vorliegende Paper zeigt auf, wie diese Lücke gefüllt werden könnte: Es wird ein detailliertes Protokoll für den Test kommerzieller Referenzkomponenten vorgestellt, das mit einer Referenz-Testzelle des Fraunhofer ISE durchgeführt wurde. Das Protokoll und die Hardware wurden gleichzeitig an drei verschiedenen Instituten getestet. Dabei wurden Impedanzspektren und Polarisationsdaten erfasst und analysiert. Die erreichten Leistungsunterschiede werden ausführlich analysiert und Maßnahmen diskutiert, wie diese Abweichungen reduziert werden können.

ACS Energy Letters | Vol. 8, XXX | 15. September 2023 | pp. 4186-4192

Maryamsadat Heydarian, Minasadat Heydarian, Alexander J. Bett, Martin Bivour, Florian Schindler, Martin Hermle, Martin C. Schubert, Patricia S. C. Schulze, Juliane Borchert, and Stefan W. Glunz

In den letzten Jahren haben Perowskit/Silicium-Mehrfachsolarzellen eine beeindruckende Effizienzsteigerung gezeigt. Perowskit/Perowskit/Silicium-Dreifachsolarzellen haben das Potenzial, den Wirkungsgrad weiter zu erhöhen. Diese Technologie ist neu und es müssen noch einige Herausforderungen bewältigt werden, um ihr Potenzial voll auszuschöpfen.

Dieser Artikel befasst sich mit einigen zentralen Herausforderungen bei der Entwicklung von monolithisch verschalteten Perowskit/Perowskit/Silicium-Dreifachsolarzellen. Es wird eine systematische Untersuchung durchgeführt, um eine beschädigungsfreie Verarbeitungsmethode für die Abscheidung der Perowskit-Topzelle und die Optimierung der Verbindungsschichten zwischen den beiden Perowskit-Subzellen zu realisieren, was zu einer Leerlaufspannung (V_OC) von mehr als 2,8 V führte. Dieser V_OC ist der höchste in der Literatur berichtete Wert für diese Struktur.  Schließlich wurde für die Messung der Dreifachzellen die Anforderung der internationalen Norm IEC 60904-1-1 (d. h. jede Teilzelle muss im Simulatorspektrum denselben Strom erzeugen, den sie im AM1,5g-Spektrum erzeugen würde) erfüllt, indem Strom-Spannungs-Messungen mit einem LED-basierten Solarsimulator durchgeführt wurden.

Applied Thermal Engineering | Volume 227 | 5. Juni 2023

Andreas Velte, Eric Laurenz, Lina Rustam, Philipp P.C. Hügenell, Matthias Henninger, Jan Seiler, Gerrit Füldner

Thermisch angetriebene Adsorptionskältemaschinen, die mit Wasser als Arbeitsmedium arbeiten, benötigen hydrothermal stabile Adsorbentien, um eine konstante Leistung über ihre Lebensdauer zu gewährleisten. Da die Kühlleistung von Adsorptionskältemaschinen unter anderem von der Dynamik der Wasseradsorption abhängt, ist es wichtig, dass die Dynamik des Wärme- und Stofftransports während der Lebensdauer nicht verringert wird. Bislang wurde die hydrothermale Stabilität in der verfügbaren Literatur nur durch den Vergleich der Wasseraufnahmekapazität vor und nach hydrothermalen Belastungstests überprüft. Der Einfluss von hydrothermaler Belastung auf die Adsorptionsdynamik wurde bisher weder berücksichtigt noch quantifiziert. Um diesen Aspekt zu berücksichtigen, haben wir eine Methode entwickelt, die eine Quantifizierung der Adsorptionsdynamik vor und nach hydrothermalen Belastungstests ermöglicht. Diese Methode wird auf vier verschiedene Adsorbentien vor und nach einem umfangreichen hydrothermalen Belastungstest (> 60.000 Temperaturwechselzyklen) angewendet.

Unsere Ergebnisse zeigen eine Degradation in Form eines Rückgangs der Wasseraufnahmekapazität von etwa 5-10 % nach den Zyklen für alle Proben, bei einem der untersuchten MOF-Materialien (metal organic framework) wurde sogar eine drastische Reduzierung der Aufnahme von etwa 35-45 % festgestellt. Bei einem anderen Material erhöhte sich der effektive Wärme- und Stofftransportwiderstand nach dem hydrothermalen Belastungstest um etwa 30-40 %, was zu einer starken Abnahme der Kühlleistung in der Anwendung führen würde. Dies zeigt, dass sowohl die Stabilität der Wasseraufnahme als auch die Dynamik des Wärme- und Stofftransports untersucht werden müssen.

Scientific Reports | Volume 13 | 1. Mai 2023 | 7932

Konstantin Ilgen, Dirk Schindler, Stefan Wieland & Jens Lange

Schwimmende Photovoltaikanlagen (Floating PV, FPV) sind Solarkraftwerke auf Gewässern mit auf Schwimmkörpern montierten Modulen. Die Auswirkungen von FPV auf die Wassertemperatur, den Energiehaushalt und die thermische Schichtung eines Sees wurden in einer kommerziellen Anlage in Deutschland untersucht. Die Ergebnisse zeigten eine 73%ige Reduzierung der Bestrahlungsstärke und eine 23%ige Reduzierung der Windgeschwindigkeit in Modulhöhe. Simulationen ergaben, dass FPV zu einer stärkeren Durchmischung im Sommer führen kann, was die Auswirkungen des Klimawandels abmildern könnte. Die Verringerung der Wassertemperatur folgt einer nichtlinearen Beziehung mit zunehmender FPV-Belegung. Die durch die FPV verursachte Windreduzierung kann einen erheblichen Einfluss auf die thermischen Eigenschaften des Sees haben. Die gemessenen Abweichungen im untersuchten See waren jedoch gering. Diese Ergebnisse können zur Bewertung der Umweltauswirkungen künftiger FPV-Installationen beitragen.