Naukowcy z Uniwersytetu Rzeszowskiego i Politechniki Rzeszowskiej opracowali powłokę, dzięki której panele fotowoltaiczne wydłużają swoją pracę. Projekt pod przewodnictwem dr hab., prof. UR Małgorzaty Pociask-Biały otrzymał blisko 200 tys. dofinansowania w ramach Programu grantowego Podkarpackiego Centrum Innowacji.

Potrzebna większa wydajność w OZE

Badania nad innowacyjną powłoką naukowcy z rzeszowskich uczelni zakończyli już 30 listopada 2022 roku. Od tego dnia posiada ochronę prawną dzięki zgłoszeniu patentowym.

– 12 maja został ostatecznie zaopiniowany pozytywnie do finansowego rozliczenia i stąd w wielu mediach pojawiła się informacja o nim – mówi w rozmowie ze swiatoze.pl dr hab., prof. UR Małgorzaty Pociask-Biały.

Powłoka zaprezentowana przez naukowców z Uniwersytetu Rzeszowskiego i Politechniki Rzeszowskiej idealnie wpisuje się w szybko rozwijającą się branżę OZE w Polsce. W związku z tym ciągle wzrasta zapotrzebowanie na wysoko wydajne, tanie i szeroko dostępne systemy produkujące energię elektryczną z zachowaniem pełnej troski o ochronę środowiska. Od lat w naszym kraju na budynkach domów jednorodzinnych, użyteczności publicznej montuje się panele fotowoltaiczne, od których ich użytkownicy wymagają coraz więcej.

• Czytaj więcej: Fotowoltaika z powłoką z kropek kwantowych. Rewolucja w dziedzinie energii słonecznej?

Panele fotowoltaiczne zyskały nową powłokę

Naprzeciw tym oczekiwaniom wychodzi specjalna powłoka opatentowana przez rzeszowskich naukowców. Dzięki niej panele fotowoltaiczne mogą zwiększyć swoją wydajność. Więcej o niej opowiedziała nam liderka zespołu dr hab., prof. UR Małgorzaty Pociask-Biały.

– Zastosowanie kompozytu folii polietylenowych (wystarczająco trwałego, by wkomponować go w moduł fotowoltaiczny), tzn. stabilnie połączonych dzięki adhezji dwóch folii polietylenowych pomiędzy, którymi zamknięto pęcherzyki powietrza pełniące rolę soczewek powietrznych skupiających i jednocześnie rozpraszających promieniowanie słoneczne. Badania potwierdziły, że taka warstwa wykazuje właściwości antyrefleksyjne.

Opisane rozwiązanie daje bardzo konkretne korzyści. Panele fotowoltaiczne z takim układem mogą być stosowane w miejscach, w których pracują obecnie tradycyjne panele.

– Co więcej, ze względu na wydłużenie czasu pracy z powodzeniem sprawdzą się w każdej szerokości geograficznej na Ziemi, ale także w systemach umieszczanych w przestrzeni kosmicznej – tłumaczy Małgorzata Pociask-Biały.

Naukowcy folie polietylenowe wkomponowali w moduł fotowoltaiczny, krzemowy. Układ podwyższa względne wzmocnienie prądu zwarciowego o 4,56%, względną wydajność energetyczną o 6,5%, a rzeczywistą wydajność modułu o 1,2%.

– Ponadto rozszerza zakres widmowy pracy modułów krzemowych w najgorszym przypadku o 18 minut na dobę, a w najlepszym o 90 minut na dobę. Efekt ten potwierdzają również badania zewnętrznej wydajności kwantowej takich układów folii. Dane te dotyczą prostopadłego padania światła na moduł. Układ jedynie śladowo obniża parametry elektryczne modułu, co wykazano w testach starzenia światłem UV – mówi liderka zespołu naukowców.

• Wkrótce kupisz panele fotowoltaiczne w każdym kolorze

Badacze są w trakcie dalszych badań, które pomogą określić precyzyjniej pozycję układu, tak by wzrost wzmocnienia prądowego był optymalny.

– Z przeprowadzonych do tej pory symulacji wynika, że oczekiwane wzmocnienie prądu zwarciowego dla kątów padania promieniowania słonecznego z przedziału 60-80 stopni może sięgać 80% przy założonych blisko 50% stratach na efekcie końcowym – analizuje Małgorzata Pociask-Biały.

Folie polietylonowe mogą być lepiej wykorzystane

Co ciekawe folie polietylonowe były już wcześniej wbudowywane w moduł fotowoltaiczny, by wydłużyć jego żywotność. Wkomponowanie folii polietylonowych na drodze fotonów docierających do krzemowego elementu półprzewodnikowego obniża, jednak jego sprawność o blisko 50%.

– Dlatego nikt wcześniej nie wkomponował dwóch warstw folii polietylenowej w moduł fotowoltaiczny, obawiając się jeszcze gorszego efektu. Testy na otwartym panelu fotowoltaicznym potwierdziły antyrefleksyjne właściwości układu dwóch folii z pęcherzykami powietrza zawartymi pomiędzy nimi, foliami nakładanymi na szkło zarówno pelxiglass jak i optiwhite hartowane. Prototypy modułów fotowoltaicznych wykazały lepsze wzmocnienie prądowe niż założyłam składając wniosek o finansowanie badań do Podkarpackiego Centrum Innowacji w Rzeszowie (zakładane 1%, uzyskane 4,6%) – mówi liderka zespołu naukowców z rzeszowskich uczelni. 

– W tej chwili nowe moduły przygotowywane są do testów starzenia światłem (procedura jest dosyć długotrwała, czekamy już 5 miesięcy, ale odbywa się według kolejności zgłoszeń i przyspieszyć jej nie możemy}. Zaraz po tym przygotujemy nowe zgłoszenie patentowe i wykonawca projektowych modułów, zgodnie z deklaracją, podejmie starania nad wytworzeniem pełnowymiarowego modułu – dodaje.

• Naukowcy opracowali fasadowe panele solarne Tabsolar. Mają wesprzeć pompy ciepła

Każdy prototyp wykonano z dwóch krzemowych ogniw. Jak mówi nam dr hab., prof. UR Małgorzaty Pociask-Biały przygotowanie linii produkującej układy folii nie powinno trwać więcej niż 6-10 tygodni. Pozostałe etapy produkcji paneli są identyczne jak w produkcji seryjnej.

– Potrzebujemy, ale to już na etapie produkcji przekonać się, czy enkapsulant EVA można zastąpić korzystniejszym. Prace można rozpoczynać już, natychmiast. Jednak mogą być wykonane w firmie produkującej panele lub np. spółce, która w tym celu zostanie powołana – wyjaśnia liderka naukowców.

Uniwersytet Rzeszowski uzyskał środki na sfinansowanie badań, którym przewodniczyła Małgorzaty Pociask-Biały i to ta uczelnia jest stroną, która zwracała się o ochronę patentową powłoki.

Źródło: pcinn.org

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.