A Fraunhofer ISE kutatói nyomásérzékelőket és hőmérséklet-érzékelőket építettek fotovoltaikus modulokba. Azzal érvelnek, hogy az eszközök csak minimális hányadát fedik el a celláknak, és a modullal valamint a cellával folytatott interakciójuk csak korlátozott. Az érzékelők gyártása megvalósítható a cellagyártási folyamat részeként.
Kép: cquarles, flickr
A Németországban működő Fraunhofer Intézet (Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, ISE) kutatócsoportja olyan módszerek kidolgozásával foglalkozik, amelyek révén a kristályos napelem cellák lapkáiba nyomásérzékelőket és hőmérséklet-érzékelőket lehet beépíteni annak érdekében, hogy közvetlen és folyamatos mérési eredményekhez jussanak a hagyományos napelem modulok felépítésére vonatkozóan.
A tudósok elmagyarázták, hogy az eszközök csak rendkívül kis részét fedik le a celláknak, és a modullal valamint a cellával folytatott interakciójuk eléggé korlátozott. Állításuk szerint az érzékelők előállíthatók a szokásos cellagyártási folyamat során, és elhelyezhetők a cellák elő-és hátlapján egyaránt.
„Ráadásul a már meglévő napelem cellákat gyártó sorok is módosíthatók úgy, hogy alkalmasak legyenek az érzékelők beillesztésére” – írták a Szilícium napelem cellákba épített nyomás- és hőmérséklet-érzékelők fotovoltaikus modulok számára (Silicon solar cell–integrated stress and temperature sensors for photovoltaic modules) című tanulmányukban, amelyet a Fejlődés a Fotovoltaikus ágazatban (Progress in Photovoltaics) című folyóiratban tettek közzé.
A kutatócsoport közlése szerint a nyomásérzékelő piezorezisztív, ami azt jelenti, hogy a belső indukált mechanikus nyomás hatására válaszul megváltozik az elektromos ellenállása. Az eszközt p-típusú monokristályos szilíciumból készült, lebegő zónás napelem cellás lapkáknál alkalmazták. „A nyomásérzékelőt szögletes piezorezisztív ellenállásként valósították meg, ionbeültetés révén elért magas helyi n-típusú szennyezettséggel és utána ezüst fémbevonattal“ – mondták a kutatók.
Az érzékelőket hagyományos fotovoltaikus modul felépítésének megfelelően laminálták, egy 14,7×10,5‐cm2 és 1 mm vastagságú üveggel, etilén-vinil-acetát (EVA) réteggel és Tedlar Polyester Tedlar (TPT) hátlappal.
A hőmérséklet-érzékelők beépítésénél ugyanazt a fémbevonat képzési eljárást alkalmazták, mint a nyomásérzékelőnél. A kutatók a folyamatot szokásos gyakorlatként írták le a kiemelkedő hatékonyságú napelem cellák érintkezéseinek kialakításához.
Az érzékelők beépítését hat különböző összeállításban vizsgálták. „Valamennyi összeállítás része a nyomás létrehozása a vizsgálat tárgyánál, és a szenzitivitási tartomány a -45 és -65%/ átlagpontszám (grade point average, GPA) közé esett“ jelezték a tudósok. „Az ilyen összeállítású modul integráció megmutatja, hogy az érzékelők képesek mérni a laminált napelem cellákon belüli nyomást.“
A kutatócsoport megállapította, hogy a laminált érzékelők megfelelő szintű stabilitást mutattak 145 hőmérsékleti cikluson keresztül, amelyek -35°C és +85°C közötti értékeket foglaltak magukban. Hozzátették még, hogy az eszközök kizárólag kutatás-fejlesztési célokra készültek, és hogy a kereskedelmi forgalomba hozatalhoz még további kutatások szükségesek.
Forrás: pv-magazine
Hasonló témájú cikkeink:
A DuPont egység és a Fraunhofer ISE közösen dolgozik a c-Si modulok tesztelésén
