Възможности за практическо използване на Multi-Junction (MJ) соларна технология

Светът се движи към възобновяеми енергийни източници, намалявайки все повече отоплителните системи и превозните средства, работещи с изкопаеми горива. За гъсто населените райони това означава по-висока енергийна плътност, като например изграждане на автономни сгради с нулево енергийно потребление и соларни зарядни станции за електромобили. В тази връзка финансираният от ЕС проект Hiperion, обединяващ петнадесет партньора от десет европейски страни, включително изследователски центрове, промишлени компании, инсталатори на слънчева енергия и производители на PV системи, предлага обещаващо решение на това предизвикателство.

Чрез комбиниране на фотоволтаичните панели със система за концентрация на слъчевите лъчи и микротракери, добивите от покривните инсталации могат значително да се повишат. Технологията Hiperion използва интегрирана оптика за концентриране на слънчевата светлина върху малки площи от фотоволтаичните клетки с коефициент на концентрация 200x, което води до по-ефективно преобразуване на енергията. Високият коефициент на концентрация на практика означава намаляване на активната площ с коефициент 200, което прави икономически оправдано използването на скъпите MJ (multi-junction) соларни клетки.

Соларните MJ клетки съдържат множество P-N преходи, направени от различни материали, като всеки един от тях произвежда електричество като реакция на различните дължини на вълните, с които е облъчван. Теоретичните граници на ефективността на този тип клетки е 86,8% в сравнение с 33,16% ефективност на клетките с един преход.
С вградена тракинг система за микро-проследяване, хибридните панели могат да работят в широк диапазон от ъгли (+/- 55°), което позволява събиране на енергия през целия ден.

За разлика от други базирани на концентратори решения, технологията Hiperion се справя с предизвикателството за намаляване на ефективността на модула по време на облачно време чрез добавяне на втори слой от кристални клетки зад прозрачната равнина на MJ клетките. Този стъклен слой служи като преден екран, който да поеме разсеяната и изгубена светлина, като по този начин да гарантира непрекъснато производство на енергия. Така тази хибридна технология, съчетава предимствата на конвенционалните фотоволтаици и големите соларни системи, работещи с концентратори.

Соларните панели Hiperion са базирани на стандартната модулна архитектура с предно стъкло, което е заменено от прозрачна платка, съдържаща MJ клетките. Този модул може да бъде произведен с помощта на нормална фотоволтаична производствена линия. Предната повърхност, която включва матриците от лещи, трябва да бъде произведена паралелно на специална производствена линия. След като и двете части са произведени, те се свързват заедно с помощта на направляващи елементи, за да се гарантира, че клетките и лещите са на контролирано разстояние за всички позиции на слънцето.

В това се състои и основното предизвикателство при производството на този тип модули - поддържане на нисък толеранс между всички механични елементи, за да се постига перфектно подравняване между лещите и MJ клетките. Затова контролът на качеството при производството и на двете равнини е от първостепенно значение. По време на проекта е разработена специална машина за автоматично управление на позицията на всяка матрица от лещи и MJ клетка, преди окончателното сглобяване. Ако един модул не отговаря на спецификациите, той се отделя и ремонтира, ако е възможно. Процесът на производство на модула завършва с рамкиране и сглобяване, като се гарантира 25-годишен експлоатационен живот.