micro-CPV –Entwicklung eines hochkonzentrierenden CPV Moduls auf Basis modernster Micro-Fertigungstechnologie

Abstract

Die bis zu 1000-fache optische Konzentration von Solarlicht in der konzentrierenden Photovoltaik (CPV) erhöht den Wirkungsgrad und verringert die eingesetzte Solarzellenfläche in CPV-Modulen. Hierdurch können teurere, aber besonders hocheffiziente III-V Mehrfachsolarzellen genutzt werden. Um Wettbewerbsfähigkeit mit herkömmlichrn PV-Modulen zu erreichen, müssen jedoch die Modulkosten gesenkt werden. Als Zielsetzung des Verbundprojekts micro-CPV ergibt sich somit die Entwicklung von hochkonzentrierenden, industriell wettbewerbsfähig zu fertigenden μ-CPV (Konzentratorphotovoltaik) Modulen mit zweistufiger Optik mit Wirkungsgraden > 36 % und Zielkosten von 90 €/m² bzw. 0,25 €/Wp. Dies soll durch die Lichtbündelung durch Vollglaslinsenarray auf Sekundäroptiken (Glaskugel)auf III-IV Konzentratorsolarzelle, sowie neue Herstellungs- und Fertigungsmethoden (Mikropackaging, Selbstorganisation), effizienten Materialeinsatz und Einsatz von Sekundäroptiken (Erhöhung Konzentration der solaren Strahlung) erreicht werden. Im Projektzeitraum konnten durch die SiLi Technologies GmbH aus einer Massenfertigung heraus günstige SOE mit enger Durchmesserverteilung, hoher Rundheit und guter Oberflächenqualität erzeugt werden. Durch den Einsatz eisenarmen Solarglases wurde die inhärente Transmission der SOE bereits verbessert. Weiter Nachbearbeitungsschritte, die eine Polierung, als auch die Beschichtung der Kugeln mit einer breitbandigen Antireflexionsschicht umfasstem, führten zu einer weiter gesteigerten Transmission der SOE. Insgesamt konnte die Modulleistung durch den Einsatz der SOE gesteigert werden. Durch eine Untersuchung des Einflusses der jeweiligen (Nach-) Bearbeitungsschritte auf die Modulleistung in Verbindung mit einer Aufstellung der pro Schritt verbundenen Kosten kann ein optimaler Kosten-Nutzenfaktor bestimmt werden.