Next-generation rooftop solar panels achieve record efficiency
insolightThe Swiss company Insolight is taking a whole new approach to creating high-efficiency solar modules for the rooftop market. Its patented optical system concentrates light onto an array of tiny spacegrade multi-junction photovoltaic cells. While today’s rooftop standard modules typically show an efficiency of 17-19%, Insolight’s pre-production module has been validated at an impressive 29% by the Universidad Politécinica de Madrid (IES-UPM), two years after a first record on a lab prototype. The company based at the EPFL Innovation Park has taken a decisive step towards industrialization with its first pre-production full-size series, cost-effective and compatible with existing assembly equipment.
A versatile and efficient design: space-grade cells for all
Insolight uses a unique design to reach such high efficiency. The panel’s protective glass embeds a grid of lenses which concentrate light by several hundred times. Under this optical layer, direct sunlight is focused on an array of high-performance space-grade solar cells. To follow the sun’s movement, the cell array shifts horizontally by only a few millimeters each day. The whole system is encased in a slim module, similar to standard solar panels, which keeps mechanical parts protected. Insolight’s product has the same form factor and appearance as standard panels and can be easily mounted in the industry-standard configurations, on rooftops or on the ground.
Industrial readiness: Insolight to partner with manufacturers
Insolight’s system can be assembled as an overlay on top of a standard PV panel. This hybrid approach is especially effective in cloudy conditions, where concentration efficiency decreases, to maintain energy harvesting under diffuse sunlight. In order to speed up its market entry, Insolight is now discussing with several solar manufacturers to license its technology. “Our technology involves a few extra assembly steps, which can be added at the end of existing production lines, taking leverage of production capabilities already in place”, says Coulot. By significantly boosting the energy yield, Insolight’s panels will deliver more energy and higher investment returns compared with mainstream PV modules. “Our technology can reduce solar electricity costs by up to 30% on rooftops in sunny countries,” says Coulot, who expects to see the first Insolight product hitting the market by 2022.
Insolight is supported by several programs from the European Commissions (H2020, Eurostars, Climate KIC ), national programs (Innosuisse, Swiss Federal Office of Energy, Innovaud, SPEI, FIT, VentureKick, CleanTech Alps), the European Space Agency (ESA BIC) and EPFL (Innogrant).
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Wie verhält es sich mit dem Ressourcenverbrauch? Der Wirkungsgrad für sich sagt noch nichts darüber aus, ob diese neue Technologie wirklich besser ist als die etablierten Technologien. Dazu kommt das Problem: Ob wir nun den Wirkungsgrad der Solarzellen steigern oder Zellen mit bisherigem Wirkungsgrad vervielfachen, ändert nichts am Problem, dass PV erst Sinn macht, wenn die Energie zu vernünftigen Bedingungen gespeichert werden kann.
Aha, Solarenergie kann unter Umständen also Sinn machen! Das tönt doch schon viel moderater als auch schon, Herr Saurer. Ich vermute, Sie beobachten, wie in Amerika Wind- und Solaranlagen mit Speichern zu Selbstläufern werden.
Elektromobile mit intelligenten, bidirektionalen Ladegeräten werden mittelfristig die Speicher sein und sie werden die Energie immer dort zur Verfügung stellen, wo der Besitzer sich gerade aufhält, bis zu 10 Tage ohne nachzuladen.
Falls die Photovoltaikanlagen mit einem Faktor 4 überdimensioniert würden, bräuchte es auch im Winter nurnoch kleine Kurzzeitspeicher. In allen anderen Jahreszeiten stehe uns dann vielzuviel Energie zur Verfügung, die für ganz neue, noch unvorstellbare Geschäftsideen verwendet werden könnte. Skeptiker werden jedoch auch dann noch mit Öl heizen, Dieselauto fahren und die neuen Technologien hinterfragen…
Guter Ansatz!
By the way @Markus Saurer – Speichertechnologien boomen. Warum sollte in der Stromversorgung nicht möglich sein, was die Ernährung schon lange realisiert hat. Und die basiert ja auf einem beiläufigen Effekt namens Photosynthese mit einem Wirkungsgrad um die 0.5 bis 1%. Funktioniert übrigens in der Nacht und im Winter so gut wie gar nicht. Trotzdem sind die Läden nicht leer und wir müssen nicht hungern. Fastenzeiten kennen wir nur aus Geschichtsbüchern. Welchen fundamentalen Grund gibt es, dass dies nicht auch in der Energiegewinnung gelingen kann? Immerhin liegt der Wirkungsgrad eine Grössenordnung über der Photosynthese.
Wie verläuft der Wirkungsgrad in der Funktion des Einstrahlwinkels ?
Muss ich die Panels der Sonne nachführen, damit die Linsenoptik das Licht immer schön auf die kleinen Chips bringt ?
Sehr geehrter Herr Bertschy,
Der Wirkungsgrad wird bei einem Akzeptanzwinkel von 120 Grad beibehalten.
Es ist nicht erforderlich, das Panel zu drehen – das Mikro-Tracking erfolgt automatisch im Modul.
Freundliche Grüsse
Fabien Lüthi, BFE