مجموعة الخلايا الكهروضوئية المكسوة بتتبع الشمس للاستخدام في المناطق ذات المساحات المحدودة

ابتكر العلماء في كوريا الجنوبية نظامًا ثلاثي الأبعاد للطاقة الكهروضوئية قابل للتحول على أساس وحدات الخلايا الشمسية المكسوة بالفسيفساء التي يُزعم أنها حل مثالي لكل من البيئات الحضرية والريفية ذات المناطق المحدودة لنشر الخلايا الكهروضوئية.

يعتمد النظام المقترح على مكونات سبائك الذاكرة الشكل التي تعمل كمحركات ، بناءً على درجة حرارة الخلية الشمسية ، لضبط شكل المصفوفة تلقائيًا استجابةً لأشعة الشمس'لا حاجة للآلات."تزداد مساحة المقطع العرضي المتعامدة مع الضوء الساقط عندما يقوم المشغل بتسطيح الألواح ، مما يسهل تأثير التتبع الشمسي الآلي ،" وأوضح الباحثون."بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تطبيق مفهوم التتبع الشمسي هذا على الوحدات المكسوة بالفسيفساء ، والتي تتمتع بميزة أنها تستخدم خلايا السيليكون البلورية التجارية المتاحة على نطاق واسع (Si)."

وفقًا لفريق البحث ، فإن النظام الكهروضوئي قادر على زيادة إنتاجية الكهرباء بنسبة 60 في المائة على مدار اليوم مقارنة باللوحة المسطحة الثابتة بسبب طول الظل الأقصر والتأثير الثنائي الذي تم الحصول عليه أثناء تحول الشكل."يتم جمع الضوء المباشر بشكل فعال على بعض الأسطح ويتم تجميع الضوء المنتشر والانعكاس على الأسطح الأخرى ، وهو تأثير لا يمكن الحصول عليه في الوحدات الشمسية التي تستخدم أنظمة التتبع التقليدية ،" أكدوا.

تم قطع الخلايا الشمسية في مجموعة من الأشكال مثل المستطيلات والمثلثات متساوية الأضلاع والمثلثات ذات الزاوية اليمنى ، باستخدام مطاط السيليكون أو شبكة معدنية تستخدم كعمود فقري لإنشاء شكل القوس ثنائي الأبعاد. تم وضع الخلايا على شريط العمود الفقري على فترات منتظمة وتم توصيلها باستخدام أسلاك معدنية أو أقطاب نسيجية ولحام. صُنعت شرائط سبائك الذاكرة الشكل من سبيكة ذاكرة ذات شكل من النيكل والتيتانيوم وتم تطبيقها على سطح كل لوحة خلية شمسية. تم بعد ذلك تغليف الخلايا الشمسية المكسوة بالفسيفساء في مادة سيليكون باستخدام طريقة التغليف.

أشار الباحثون إلى أنه ، في الوحدات المكسوة بالفسيفساء ، يتم تحفيز مجموعة الخلايا الشمسية بواسطة مكونات سبيكة ذاكرة الشكل بين وحدات التغطية بالفسيفساء وفي مساحات الربط."لذلك ، فإن درجة حرارة مكونات سبيكة ذاكرة الشكل بين أسطح الخلايا الشمسية أكثر أهمية من درجة حرارة الأسطح نفسها ،" قالوا أيضا."تتبع درجات حرارة مكونات سبيكة ذاكرة الشكل الموجودة بين وحدات الخلايا الشمسية على مسافة 3 مم من سطح الخلية ودرجة حرارة العمود الفقري للربط اتجاهًا مشابهًا لدرجة حرارة سطح الخلية الشمسية ، ولكن مع القيم التي 2–6 الدرجة العلميةC أقل."

تم اختبار الجهاز في ظروف الإضاءة القياسية وقارن أداءه بأداء اللوحات المسطحة التقليدية. تم تقييم كفاءة النظام بناءً على أقصى خرج للطاقة من المصفوفة لكل وحدة مساحة مثبتة.

تم العثور على طاقة الخرج لمصفوفات الخلايا الشمسية المكسوة بالفسيفساء تنخفض مع زيادة زاوية السقوط (AOI) أو تنخفض عند اتباع جيب التمام الخاص بـ AOI."ومع ذلك ، فإن الأداء الفائق لتتبع الطاقة الشمسية لمصفوفات الخلايا الشمسية المكسوة بالفسيفساء ثلاثية الأبعاد القابلة للتحويل تأثر قليلاً بـ AOI ،" حددت المجموعة الكورية ، مشيرة إلى أن الكفاءة القائمة على المنطقة المثبتة تم رفعها من خلال التتبع الشمسي القابل للتحويل في جميع الحالات."يمكن أن توفر كفاءة صفائف الخلايا الشمسية المكسوة بالشكل القابلة للتحويل فيما يتعلق بمنطقة التثبيت أداءً فائقًا متعدد الاتجاهات مقارنةً بالألواح الشمسية الثابتة المسطحة."

أظهرت الخلايا الشمسية على شكل مثلث ضيق الزاوية أفضل أداء في القوس القصير وقدمت أداءً فائقًا تحت ضوء الحادث متعدد الاتجاهات."يعمل جزء المصفوفة المظلل ذاتيًا أثناء تحول الشكل كجانب عكسي للوحدة الكهروضوئية ثنائية الوجه ، مما يوفر صفائف الخلايا الشمسية المكسوة بالفسيفساء القابلة للتحويل مع مزايا كل من نظام التتبع الشمسي والوحدة الكهروضوئية ثنائية الوجه ،" استنتج العلماء."تقدم هذه الدراسة مفهوم الوحدة الكهروضوئية المتغيرة الشكل ؛ لا تزال هناك العديد من مجالات البحث ، بما في ذلك الإدارة الفعالة للطاقة لكل خلية وتصميمات ثلاثية الأبعاد مناسبة لتطبيقات محددة."

تم إدخال تقنية الخلية في الورقة"الخلايا الشمسية البلورية Si المتبلورة ذات الشكل القابل للتحويل ذاتيًا والتي يمكن تحويلها تلقائيًا باستخدام طريقة تشغيل سبائك الذاكرة ذات الشكل في الموقع ،" نشرت في تقارير علمية. تم تشكيل مجموعة البحث من قبل علماء من معهد كوريا لأبحاث التكنولوجيا الكهربية وجامعة العلوم والتكنولوجيا.