Softwaregestützte Optimierung von Solarzellen

Photovoltaikanlagen als erneuerbare Stromquellen sind präsenter denn je. Eine ökonomische und leistungsfähige Produktentwicklung ist für herstellende Unternehmen und Nutzende essenziell. Die Simulations-Software „Energy Yield Calculator“ leistet einen frühzeitigen Beitrag zur effizienten Entwicklung neuer Anlagen und Bauelement-Architekturen.

Stand der Technik

Bereits existierende Softwareprodukte ermöglichen Optimierungen hinsichtlich des Wirkungsgrads unter Standardtestbedingungen im Labor. Eine besondere Herausforderung in der Solarzellenentwicklung ist die Berücksichtigung verschiedener klimatischer Bedingungen, denn die optimale Bauelementarchitektur kann sich unter Test- und Realbedingungen signifikant unterscheiden. Eine Software, die gesamtheitliche Ergebnisse unter realen klimatischen Bedingungen schnell liefert, ist bisher nicht erhältlich.

Technologie

Ein Forschungsteam des KIT hat für diesen Bedarf eine Software entwickelt, die Energieertragsberechnungen von neuen Solarzellen- und Solarmodul-Architekturen numerisch gestützt durchführt. Auf Basis verschiedener Materialdaten und Informationen zur Bauelementarchitektur errechnet die Software die Performance einer bestimmten Architekturvariante. Softwarenutzende erhalten als Ergebnis optische und elektrische Werte, wie gut Licht absorbiert und in Strom umgewandelt wird. Zusätzlich sind realistische Einstrahlungsbedingungen für eine große Anzahl an Orten in verschiedenen Klimazonen in die Software integriert, um die Architektur je nach Standort zu optimieren. Die Berechnungen dauern nur wenige Sekunden, sodass unterschiedliche Zellkonfigurationen wiederholt geprüft und Architekturen in sehr kurzer Zeit optimiert werden können.

Vorteile

Die Kombination aus Analyse von Optik, Elektrik und Energieertrag, die breite Anwendbarkeit auf etablierte kristalline Silizium-Solarzellen, Dünnschicht-Solarzellen und auch neuartige Stapelsolarzellen sowie die Berücksichtigung realer Klimabedingungen verschiedenster Orte macht die Softwarelösung in der Form einmalig. Sie punktet zudem durch ihre Berechnungsschnelligkeit.

Optionen für Unternehmen

Die Software richtet sich vorwiegend an Unternehmen im Photovoltaikbereich: von Produzierenden für Solarzellen/-module oder PV-Anlagen bis hin zu Betreibenden von Photovoltaik-Kraftwerken. Der Energy Yield Calculator bietet bereits in der veröffentlichten Open-Source-Version wertvolle Erkenntnisse. Hinsichtlich individueller Anpassungen oder Erweiterungen kann das KIT gerne kontaktiert werden.