Optische Mikrostrukturen in Photovoltaik Modulen

Abstract:
Eine Steigerung der Leistung von Photovoltaikmodulen kann durch eine Effizienzsteigerung der Zellen selbst oder durch Verminderung der Verluste auf Modulebene erreicht werden. Um den Anteil des Lichtes auf aktive Bereiche der Solarzelle zu leiten, welcher in üblichen Designs von den Leitebahnen reflektiert werden oder in die Zellzwischenräume fallen würde, sollen optische Komponenten in den Modulaufbau integriert werden, die bevorzugt mittels Heißprägen realisiert werden. Mit Hilfe von systematischen Simulationsreihen wird die Robustheit von mikrotechnisch herstellbaren, optischen Strukturen gegenüber gängigen Herstellungstoleranzen untersucht. Ferner wird die Effizienz der Optik durch den Einfallswinkel des Lichts beeinflusst. Allgemein werden Solarmodule der täglichen Sonnebewegung nicht nachgeführt. Aus diesem Grund wird in der Simulation die Sonnenbahn in ihrem Lauf durch mehrere Quellen nachgebildet. Unter diesen Bedingungen werden zwei optische Strukturen detailliert untersucht. Einflüsse von Positionierungsfehlern wie Verkippungen, Schrumpfung und Verrundungen werden betrachtet. Zusätzlich wird ein alternatives Optikkonzept basierend auf einem Gradienten im Brechungsindex, der in das Verkapselungsmaterial eingebracht wird, vorgestellt.