Ein Aufkleber sorgt dafür, dass Sonnenkollektoren besser funktionieren

Allein durch das Anbringen eines großen transparenten Aufklebers auf der Vorderseite kann die Leistung von Solarmodulen um 10 Prozent gesteigert werden. Entwickelt von einem kleinen Startup namens Genie Linsentechnologien , der Aufkleber ist eine Polymerfolie, die mit Mikrostrukturen geprägt ist, die einfallendes Sonnenlicht biegen. Das Ergebnis: Die Aktivmaterialien in den Paneelen absorbieren mehr Licht und wandeln mehr davon in Strom um.

Power-Film: Auf die Vorderseite eines Solarpanels wird eine dünne Plastikfolie aufgebracht, die mit mikroskopischen Strukturen bedeckt ist, um die Lichtmenge zu erhöhen, die es absorbiert.

Die Technologie ist billig und könnte die Kosten pro Watt Solarstrom senken. Im Gegensatz zu anderen Technologien, die zur Verbesserung der Leistung von Solarmodulen entwickelt wurden, kann diese auch zu bereits installierten Modulen hinzugefügt werden.



Der Polymerfilm macht drei Hauptdinge, sagt Seth Weiss , CEO und Mitbegründer von Genie Lens mit Sitz in Englewood, CO. Es verhindert, dass Licht von der Oberfläche von Solarmodulen reflektiert wird. Es fängt Licht in den Halbleitermaterialien ein, die Licht absorbieren und in Elektrizität umwandeln. Und es lenkt einfallendes Licht so um, dass es das dünne Halbleitermaterial nicht durchdringt, sondern entlang seiner Oberfläche wandert, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass es absorbiert wird.

Die Forscher entwarfen die Mikrostrukturen, die dies erreichen, indem sie Algorithmen verwenden, die modellieren, wie sich Lichtstrahlen verhalten, wenn sie in den Film eintreten und auf verschiedene Oberflächen innerhalb des Solarpanels treffen – die Schutzglasabdeckung, das Halbleitermaterial und die Rückseite des Panels – während des gesamten Tag. Der Schlüssel war, das Licht optimal zu biegen, genug, dass es in einem Winkel in das Solarpanel eintritt, aber nicht so stark, dass das Licht reflektiert wird und verloren geht. Wenn Licht entweder von den Glas- oder Halbleiteroberflächen reflektiert wird, leitet die Folie einen Großteil davon zurück in das Solarpanel.

Tests am National Renewable Energy Laboratory zeigten, dass die Folie die Leistungsabgabe im Durchschnitt zwischen 10 und 12,5 Prozent steigert, mit der besten Verbesserung bei bewölkten Bedingungen, wenn das einfallende Licht diffus ist. [Anmerkung: In der Originalversion des Artikels wurde ein Bereich von 4 bis 12,5 Prozent angegeben, dies bezog sich jedoch auf eine frühere Version der Technologie.] Hinzufügen der Folie – entweder im Werk, was optimal ist, oder auf bereits verwendeten Solarmodulen –Erhöht die Gesamtkosten von Solarmodulen um 1 bis 10 Prozent. Aber die Panels würden dann genug zusätzlichen Strom produzieren, um den Preis zu rechtfertigen. Darüber hinaus werden durch die Erhöhung der Leistungsabgabe eines Solarmoduls andere Kosten wie Versand und Installation gesenkt, da bei jeder Installation weniger Solarmodule benötigt werden, sagt Travis Bradford , ein Solarindustrie-Analyst und Präsident des Prometheus Institute.

Der Gesamtnutzen hängt jedoch davon ab, wie lange der Polymerfilm hält. Die Kosten pro Kilowattstunde Solarstrom werden berechnet, indem die Gesamtleistung des Solarmoduls während seiner 20- bis 25-jährigen Garantie geschätzt wird. Wenn die Folie zerkratzt ist, Staub anzieht oder sich nach Jahren oder Jahrzehnten in der Sonne verfärbt, kann dies die Leistungsabgabe im Laufe der Zeit tatsächlich verringern. Haltbarkeit ist ein großes Thema, sagt Bradford. Die Materialien, die heute in Sonnenkollektoren verwendet werden, wurden über Jahrzehnte getestet, und obwohl Weiss sagt, dass die Folien seines Unternehmens 20 Jahre halten werden, wurde ihre Haltbarkeit nicht überprüft.

Inzwischen entwickeln viele Solarpanel-Unternehmen ähnliche Ansätze, um die Lichtmenge zu erhöhen, die ein Solarpanel absorbiert. Beispielsweise, Innovalight , mit Sitz in Sunnyvale, Kalifornien, hat ein Verfahren zum Drucken von Silizium-Nanopartikeln entwickelt, das die Lichtmenge, die herkömmliche kristalline Silizium-Solarmodule absorbieren, verbessern kann. Es arbeitet mit zwei großen Solarherstellern, JA Solar und Yingl, zusammen, um die Technologie zu kommerzialisieren. Im Gegensatz zu vielen dieser anderen Ansätze, die für bestimmte Arten von Solarmodulmaterialien entwickelt wurden, können die Genie Lens-Filme auf jede Art von Solarmodul aufgebracht werden – einschließlich kristallinem Silizium und neuerer Dünnschicht-Solarpanel-Technologie.

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