Энергоэффективность солнечных панелей должна быть значительно улучшена не только для улучшения энергопотребления, но и для повышения экономической эффективности. Модули, которые в настоящее время устанавливаются на крышах, преобразуют только пятую часть света в электричество, а это означает, что теряется около 80% солнечной энергии. Причины таких высоких потерь разнообразны. Например, до одной десятой поверхности солнечных элементов покрыто так называемыми контактными пальцами, которые отводят генерируемый ток.
В местах расположения этих контактных пальцев свет не может достичь активной области солнечного элемента, и его эффективность снижается.«Наши модельные эксперименты показали, что слой маскировки делает контактные пальцы почти полностью невидимыми», — говорит докторант Мартин Шуман из Института прикладной физики KIT, проводивший эксперименты и моделирование. Физики KIT во главе с руководителем проекта Карстеном Рокштулем вместе с партнерами из Аахена, Фрайбурга, Галле, Йены и Юлиха модифицировали плащ оптической невидимости, разработанный в KIT для направления падающего света вокруг контактных пальцев солнечного элемента.Обычно исследование плащей-невидимок направлено на то, чтобы сделать объекты невидимыми.
Для этого свет направляется вокруг скрываемого объекта. Этот исследовательский проект был сосредоточен не на визуальном сокрытии контактных пальцев, а на отраженном свете, который достигает активной поверхности солнечного элемента благодаря маске-невидимке и, следовательно, может быть использован.
Чтобы добиться эффекта маскировки, ученые использовали два подхода. Оба основаны на нанесении полимерного покрытия на солнечный элемент. Это покрытие должно обладать точно рассчитанными оптическими свойствами, то есть показателем преломления, который зависит от местоположения или особой формы поверхности.
Вторая концепция особенно перспективна, поскольку потенциально может быть интегрирована в массовое производство солнечных элементов с небольшими затратами. Поверхность маскирующего слоя рифленая по контактным пальцам.
Таким образом, падающий свет преломляется от контактных пальцев и, наконец, достигает активной поверхности солнечного элемента (см. Рисунок).С помощью модельного эксперимента и детального моделирования исследователи продемонстрировали, что обе концепции подходят для сокрытия контактных пальцев. На следующем этапе планируется нанести маскирующий слой на солнечный элемент, чтобы определить повышение эффективности.
Физики с оптимизмом смотрят на то, что маскировка повысит эффективность в реальных условиях: «При нанесении такого покрытия на реальный солнечный элемент предполагается уменьшить оптические потери через контактные пальцы, а эффективность — увеличить до 10. % ", — говорит Мартин Шуман.
