Стекло с периодическими бороздками улучшает улавливание света под большим углом для фасадных фотоэлектрических систем

На сайте инверторы ру, вы можете купить аккумулятор FIAMM 12FGL100

Исследовательская группа из Китая разработала структуру стекла с периодическими бороздками для улучшения улавливания света в фасадных фотоэлектрических модулях. Было установлено, что предложенная конструкция снижает отражение при больших углах падения, сохраняя при этом совместимость с крупномасштабным производством стекла.

Сгенерированная искусственным интеллектом иллюстрация стекла с периодическими бороздками

Исследовательская группа под руководством Харбинского политехнического университета в Китае разработала новое защитное стекло для фасадных фотоэлектрических модулей, которое снижает отражение при больших углах падения света. Стекло имеет периодическую структуру канавок, оптимизированную с помощью алгоритма ограниченной оптимизации с линейной аппроксимацией (COBYLA) в сочетании с трассировкой лучей в Comsol Multiphysics.

«Существующие антибликовые технологии для стекла не могли решить проблему высокой отражательной способности стеклянных поверхностей фотоэлектрических модулей при больших углах падения света (Large-Angle-of-Incidence, AOI)», — заявили исследователи. «Таким образом, перед нами стояла непростая задача — разработать высокоэффективную светоулавливающую структуру, которая снижала бы коэффициент отражения на границе раздела воздуха и стекла в широком диапазоне углов падения от 0° до 89°, особенно при углах от 70° до 89°, но при этом оставалась бы пригодной для процесса прокатки».

Команда использовала алгоритм Кобылы для оптимизации профиля канавки, регулируя такие параметры, как глубина, высота, ширина канавки и углы сегментов. Алгоритм Кобылы — это метод численной оптимизации, который находит наилучшее решение задачи с ограничениями путем итеративного улучшения приблизительной линейной модели целевой функции. Он часто используется для решения задач оптимизации, в которых производные недоступны или их сложно вычислить.

Целью алгоритма было минимизировать среднее отражение на длинах волн от 400 до 1050 нм и углах обзора от 0° до 89°. Оптимизированная структура была протестирована с помощью трехмерного оптического моделирования фотоэлектрического модуля из кристаллического кремния. Исследователи также оценили ее надежность, варьируя размеры канавок и внутренние углы, чтобы определить, сохранятся ли ее антиотражающие свойства в пределах производственных допусков.

«Численные результаты оказались весьма многообещающими», — говорят исследователи. “В диапазоне длин волн от 400 до 1050 нм средняя отражательная способность поверхности раздела стекла с воздушной структурой и канавками оставалась ниже 2,4% при AOIs до 60 °, в то время как максимальная отражательная способность составляла всего 12,6% при AOI 89 °”.

Моделирование показало, что интеграция светоулавливающего стекла в солнечный модуль из кристаллического кремния увеличила спектральное поглощение на 12% при AOI 70 ° и на 73% при AOI 89% по сравнению с модулями, использующими обычное плоское стекло.

По словам исследователей, структурные параметры, в том числе соотношение сторон 0,76 и гладкое контурное поперечное сечение, были выбраны таким образом, чтобы оптические характеристики сочетались с технологичностью.

«Результаты моделирования влияния масштабирования и геометрических вариаций показали, что эта светоулавливающая структура сохранила свои превосходные характеристики при умеренном линейном масштабировании и внутренних изменениях угла сегмента, — заключили исследователи. — Эти результаты указывают на то, что структура обладает значительным потенциалом для более широкого применения фотоэлектрических модулей на фасадах зданий и совместима с существующими крупномасштабными процессами производства фотоэлектрических стекол, включая прокатку».

Новая технология была представлена в статье «Высокоэффективное структурированное стекло с периодическими канавкамис широкоугольным антирефлексированием для фасадных фотоэлектрических модулей», опубликованной в Results in Engineering. В исследовании приняли участие ученые из китайского Харбинского технологического института и компании Shenzhen Yongxing Technology.