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Diese werden als "Multijunction"-Zellen (auch "Kaskaden"- oder "Tandem"-Zellen genannt) bezeichnet. Multijunction-Bauelemente können eine höhere Gesamtumwandlungseffizienz erreichen, da sie einen größeren Teil des Energiespektrums von Licht in Elektrizität umwandeln können. Photovoltaik/thermische Systeme sind ein neuartiger Ansatz für erneuerbare Energien, um einfallende Strahlung in Strom umzuwandeln und gleichzeitig die erzeugte überschüssige thermische Energie zu speichern. Zur thermischen Speicherung wurden in der Vergangenheit sowohl sensible als auch latente Wärmespeichermaterialien untersucht; wobei Wüstensand kürzlich als effiziente und kostengünstige Alternative in Betracht gezogen wurde. In dieser Arbeit verwenden wir eine transiente Computational Fluid Dynamics-Simulation, um die Leistung von Wüstensand mit der von etablierten Phasenwechselmaterialien zu vergleichen, die in photovoltaischen/thermischen Systemen verwendet werden.

Dank des modularen Aufbaus können sie in Speicherlösungen unterschiedlichster Leistungsklassen eingesetzt werden. Zudem lassen sie sich problemlos in bestehende Batteriespeichersysteme integrieren und mit PV-Anlagen zu einem zukunftsorientierten System kombinieren. Der lokal begrenzte, geringe Wärmeeintrag sorgt für hochpräzise verzugsfreie Nähte. Ein Großteil der heutigen Forschung in Mehrfachverbindungszellen konzentriert sich auf Galliumarsenid als eine der Komponentenzellen. Unter konzentriertem Sonnenlicht haben solche Zellen Wirkungsgrade von etwa 35 % erreicht.

Es ist eine unverzichtbare Lektüre für Elektroingenieure, Systemplaner, Installateure, Architekten, politische Entscheidungsträger und Physiker, die mit Photovoltaik arbeiten. Laserbasierte Produktionsverfahren wie ultraschnelle Regeneration und Light Soaking können die Effizienz von Hochleistungssolarzellen deutlich steigern. Beide Prozesse lassen sich mit VCSEL-Heizsystemen effizient und zielgerichtet durchführen. Bei der ultraschnellen Regeneration wird die Bildung eines reaktiven Bor-Sauerstoffs durch Bestrahlung von monokristallinen Si-Solarzellen mit Hochleistungs-VCSEL-Modulen dauerhaft verhindert – innerhalb von Sekunden. Beim Ultrafast Light Soaking werden Energiebarrieren, die während der Produktion entstanden sind, durch intensive Bestrahlung und die hohen Temperaturen der VCSEL-Heizsysteme abgebaut. Dadurch verringert sich der Innenwiderstand der Solarzelle und sie arbeitet effizienter.

Konzentrator-Photovoltaik ist eine Technologie, die im Gegensatz zu herkömmlichen Flachplatten-PV-Systemen Linsen und gekrümmte Spiegel verwendet, um das Sonnenlicht auf kleine, aber hocheffiziente Mehrfachsolarzellen zu fokussieren. Diese Systeme verwenden manchmal Solartracker und ein Kühlsystem, um ihre Effizienz zu steigern. Die traditionellen OPV-Zellstrukturschichten bestehen aus einer halbtransparenten Elektrode, einer Elektronensperrschicht, einem Tunnelübergang, einer Löchersperrschicht und einer Elektrode, wobei die Sonne auf die transparente Elektrode trifft. OPV ersetzt Silber durch Kohlenstoff als Elektrodenmaterial, was die Herstellungskosten senkt und sie umweltfreundlicher macht. OPV sind flexibel, haben ein geringes Gewicht und funktionieren gut mit der Rolle-zu-Rolle-Fertigung für die Massenproduktion. Die aktuellen Wirkungsgrade reichen von 1–6,5 %, theoretische Analysen zeigen jedoch einen vielversprechenden Wirkungsgrad von über 10 %.

Für Solarzellen wird ein dünner Halbleiterwafer speziell behandelt, um ein elektrisches Feld zu bilden, das auf der einen Seite positiv und auf der anderen Seite negativ ist. Trifft Lichtenergie auf die Solarzelle, werden Elektronen aus den Atomen im Halbleitermaterial herausgeschlagen. Werden an den positiven und negativen Seiten elektrische Leiter angebracht, die einen Stromkreis bilden, können die Elektronen in Form von elektrischem Strom – also Elektrizität – eingefangen werden.

Andere Technologien wie CIGS zeigen jedoch selbst in diesen frühen Jahren viel geringere Abbauraten. In der Literatur sind mehrere Studien verfügbar, die sich mit der Leistungsdegradationsanalyse von Modulen auf Basis unterschiedlicher Photovoltaiktechnologien befassen. Laut einer aktuellen Studie Photovoltaik Rechner ist die Degradation von Modulen aus kristallinem Silizium sehr regelmäßig und schwankt zwischen 0,8 % und 1,0 % pro Jahr. Photovoltaikanlagen werden seit langem in spezialisierten Anwendungen als Inselinstallationen eingesetzt und netzgekoppelte PV-Anlagen sind seit den 1990er Jahren im Einsatz.