Die Wüsten der arabischen Halbinsel bieten mit ihrer hohen Anzahl an täglichen Sonnenstunden für Photovoltaik-Anlagen eine hervorragenden Standort. Allerdings sorgen die enormen Temperaturen für eine thermische Degradation, die zu Leistungsverlusten bei der Energieproduktion der Solarzellen führt.
Forscher der Al-Ain-Universität der Vereinigten Arabischen Emirate (VAE) haben nun eine Solaranlage vorgestellt, bei der den Verlusten bei Höchsttemperaturen mit einer Kühlung entgegengewirkt wird.
Monofaziale Solarmodule Rücken an Rücken
Bei der neuartigen Anlage wurden jeweils zwei monofaziale Solarmodule in einem an sich geschlossenen System Rücken an Rücken zusammengesetzt. Somit steht sowohl an der an der Vorder- als auch an der Rückseite über eine lichtabsorbierende Schicht zur Verfügung. Der Energiegewinn fällt dementsprechend höher aus.
Mit Hilfe einer Nebelkühlung, die Wasser zur Kühlung zwischen den Zellen versprüht, konnten die Wissenschaftler in ihrem unter realen Bedingungen durchgeführten Experiment eine deutliche Verringerung der Betriebstemperatur erreichen. An sonnigen Tagen fiel die des vorderen Moduls um etwa 20 Prozent geringer aus, während auf der Rückseite der PV-Anlage eine um fast zehn Prozent niedrigere Temperatur ermittelt wurde. An bewölkten Tagen wurde eine Verringerung von fast 14 bzw. 16 Prozent erreicht.
Insbesondere zu den aktuell üblichen Anlagen, die ausschließlich aus monofazialen Solarmodulen bestehen, sind die Unterschiede bei der Ausbeute enorm. An sonnigen Tagen wurde mit dem System eine um 37 Prozent höhere Leistung erzielt. Unter Wolken fiel der Energiegewinn mit rund 46 Prozent sogar noch etwas höher aus. Das bedeutet im Jahr einen zusätzlichen Energieertrag von 45,37 kWh/m².
Höhere Erträge nicht nur in der Wüste
Die neuartigen PV-Module bietet der Fallstudie zufolge noch einen weiteren, großen Vorteil. Durch das verbesserte Wärmemanagement fällt die Lebensdauer der verbauten Zellen deutlich höher aus. Zudem ist der Aufbau des Moduls derart flexibel, dass dieses sogar mit bereits gebrauchten Zellen bestückt werden kann. Sollten sich die neuen Module in der Praxis bewähren, dürften sie nicht nur in Zonen mit extremen Temperaturen auf Interesse stoßen. Auch in hiesigen Breiten könnten die Module höhere Mehrwerte liefern, die einen Einsatz auch wirtschaftlich sinnvoll erscheinen lassen.
Die Nachteile durch den höheren Aufwand bei der Produktion und im Betrieb sollen durch die höheren Erträge mehr als kompensiert werden. Auch an anderen Stellen wird versucht den Energiegewinn von Solarmodulen durch die Kombination von zwei lichtabsorbierende Schicht zu erhöhen. Mit einer Kombination aus Perowskit-Silizium-Solarzellen konnten ein anderes Team von Wissenschaftlern im letzten Jahr einen Wirkungsgrad von fast 40 Prozent vermelden.
