Ein Fix zur Maximierung der Energie von Sonnenkollektoren auf Schrägdächern

Die meisten Sonnenkollektoren der Welt sitzen in einem festen Winkel auf Dächern, sodass sie während eines Teils des Tages keine Energie einfangen können. Jetzt haben Forscher gezeigt dass durch das Schneiden von Solarzellen in bestimmte Designs mit Kirigami, einer Variation von Origami, bei der neben dem Falten auch das Schneiden erforderlich ist, die Zellen dem Sonnenwinkel folgen können, ohne das gesamte Panel kippen zu müssen. Das könnte sich auszahlen: Solarmodule mit Tracking-Mechanismus können 20 bis 40 Prozent mehr Energie pro Jahr erzeugen als solche ohne Tracker.



Wie im Video hier gezeigt, erzeugt das Anwenden eines bestimmten Kirigami-Schnitts Streifen in einer Solarzelle. Durch Ziehen der beiden Enden in entgegengesetzte Richtungen neigen sich die Streifen und nehmen einen gewünschten Winkel ein. Entscheidend ist, dass sich die Struktur so verändert, dass die einzelnen Streifen keine Schatten auf die anderen werfen, und die Welligkeit der neuen Form die Leistung nicht beeinträchtigt, sagt er Max Stein , Professor für Materialwissenschaft und -technik an der University of Michigan. Shtein leitete die Forschung zusammen mit Stefan Forst , ebenfalls Professor für Materialwissenschaft und -technik an der University of Michigan.

Der auf Kirigami basierende Ansatz ermögliche es, mit der gleichen Menge an Halbleitermaterial mehr Strom zu erzeugen, und dies in nahezu demselben Maße wie herkömmliche Tracking-Systeme, sagt Shtein. Die heutigen Nachführsysteme, die nur in einem kleinen Teil der Solarstromanlagen der Welt vorhanden sind, sind umständlich und können kostspielig sein. Und sie funktionieren durch Kippen des gesamten Panels. Bei den meisten Schrägdachanlagen, die mehr als 80 Prozent aller Installationen ausmachen, funktioniert das nicht.



Das neu demonstrierte Gerät mit flexiblen Solarzellen aus Galliumarsenid ist nur ein Proof-of-Principle. Die Entwicklung einer Technologie, die für die kommerzielle Anwendung praktisch genug ist, wird viel mehr Arbeit erfordern. Die Forscher müssen wahrscheinlich ein System entwickeln, um die Strukturen zu umhüllen, um sie vor Witterungseinflüssen zu schützen und mechanische Unterstützung zu bieten, und sie können Elektromotoren hinzufügen, um die Zellen zu bestimmten Tageszeiten auseinanderzuziehen. Es braucht überhaupt nicht viel Kraft, sagt Shtein. Er sagt, dass der Ansatz zwar am besten für dünne, flexible Materialien geeignet ist, aber im Prinzip mit fast jeder Art von Solarzelle funktionieren könnte.



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