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Photonik für innovatives Lichtmanagement in Photovoltaikmodulen (PhiliP)

Im Rahmen eines mehrjährigen Forschungsprojekts arbeiten JOANNEUM RESEARCH – MATERIALS und NanoTecCenter Weiz an innovativen Ansätzen zur Steigerung der Effizienz von Photovoltaikmodulen.

Dabei soll Sonnenlicht nutzbar gemacht werden, welches normalerweise auf inaktive Modulfläche trifft. Zu diesem Zweck werden photonische Strukturen entwickelt, welche in Photovoltaikmodule eingebracht werden. Diese Strukturen sollen Licht gezielt auf aktive Solarzellenfläche lenken und so das gesamte Modul effizienter machen.

Motivation

Optische Verluste in einem Photovoltaikmodul

  • Ein wesentlicher Teil des auf die Modulfläche treffenden Sonnenlichtes wird nicht genutzt
  • Etwa 10 bis 15 % der Modulfläche ist nicht mit Solarzellen bedeckt
  • Etwa 7 bis 9 % der Solarzellen-Vorderseite ist durch Elektroden verschattet

Projektziel

  • Photonische Strukturen werden speziell für den Einsatz in Photovoltaikmodulen entwickelt
  • Licht wird gezielt auf aktive Solarzellenfläche gelenkt
  • Halbierung der optischen Verluste
  • Steigerung der Modulleistung um 10 %
  • Erhöhung der Moduleffizienz 1.5 %

Angewandte Methoden und Prozesse

  • Optische Simulation (Raytracing und FDTD)
  • Femtosekunden-Laser- Strukturierung
  • Laserlithographie
  • Nanoimprintlithographie
  • Rolle zu Rolle Produktion
  • Ink-Jet Drucken

Ergebnisse

Projektergebnisse

  • Minimodule mit und ohne photonischen Strukturen
  • Evaluierung der untersuchten Konzepte (Proof-of-Concept)
  • Generation von Know-how für weiterführende Produkt- und Prozessentwicklung
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