Entwicklung und Untersuchung eines energieeffizienten integrierten Solarspeichers auf Basis von gedruckten Solarzellen und Superkondensatoren

Stipendiatin/Stipendiat: Katrin Anneser

Regenerative Energiequellen stellen nicht nur in wind- und sonnenarmen Zeiten für die Versorgungssicherheit ein Problem dar, sondern sorgen auch durch permanente kleinere Fluktuationen, wie beispielsweise Wolkenfelder vor der Sonne, für Schwierigkeiten in
der Netzstabilität. Es wäre somit von großem Vorteil, eine Möglichkeit zu finden, um Solarzellen so zu stabilisieren, dass sie auch bei fluktuierender Beleuchtung einen konstanten Strom liefern. Dies ist möglich, indem die Leistungsspitzen einer Solarzelle von einem Speicherelement abgefangen werden und in Zeiten der Verschattung durch Wolken die gespeicherte Energie an den Verbraucher oder einen Langzeitspeicher abgegeben wird.

Aufgrund seiner hohen Leistungsdichte, der großen Zyklenlebensdauer, sowie der sehr schnellen Speicherung im Sekunden- bis Minutenbereich, die auf rein physikalischen Prinzipien beruht, ist ein Doppelschichtkondensator ein geeignetes Speicherelement für die effziente Speicherung stark fluktuierender Solarenergie. Die Zielsetzung meiner Promotion ist es daher, eine Kopplung von Solarzelle und Doppelschichtkondensator in einem gemeinsamen gedruckten Bauteil vorzunehmen, um so einen konstanten Stromfluss zu gewährleisten.
Neben der Auswahl geeigneter druckbarerer Materialien und einer optimierten Verschaltung, sollen auch das Layout des Bauteiles und eine geeignete Verkapselung untersucht werden. Zur Charakterisierung des Bauteils stehen sowohl grundlegende Techniken aus der Photovoltaik- als auch aus der Energiespeicherforschung zur Verfügung. Solarzellen werden mittels Strom-Spannungs-Charakteristik auf ihre Effzienz überprüft. Doppelschichtkondensatoren werden mit der zyklischen Voltammetrie vermessen, welche Aufschluss über die Kapazität des Speicherelements gibt. Zudem gelten das Galvanostatische Laden und Entladen soewie die elektrochemische Impedanzspektroskopie als weitere wichtige Messmethode. Auch an dem gekoppelten Bauteil sollen Strom-Spannungs-Messungen bei fluktuierender Beleuchtung durchgeführt und mit Simulationen nachgestellt werden.
 

Förderzeitraum:
01.07.2015 - 30.06.2018

Institut:
Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Fakultät für Physik und Astronomie
Experimentelle Physik VI

Betreuer:
Prof. Dr. Vladimir Dyakonov

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Publikationen: