ASPIRE: Arctic solar photovoltaics: innovation for renewable energy

ASPIRE:北极太阳能光伏:可再生能源创新

基本信息

  • 批准号:
    521894-2018
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 13.78万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Strategic Projects - Group
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2020-01-01 至 2021-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Solar photovoltaic energy technology is globally established and effective, especially in high solar resource regions, largely in fixed-tilt monofacial silicon photovoltaic panel installations. Outside these regions commercial adoption rates decline following the available solar resource. However, there is a case for photovoltaics in the Arctic: (1) the solar resource is similar to lower latitudes due to very long summer days; (2) silicon photovoltaics are more efficient in cooler temperatures; and (3) displacement of diesel fuel is an economic and environmental advantage. A disruptive technology ecosystem receiving much attention is silicon bifacial photovoltaic panels. Bifacial panels receive sunlight on both front and rear faces, but are only slightly more expensive than monofacial panels. These panels can harvest energy arriving direct from the sun, and from the sky and from cloud edges and from nearby building facades or bright snow-covered ground. Adding dual-axis trackers means the panels can be pointed continuously into the best orientation to generate maximum solar power, around the entire horizon. Conventional silicon solar cells are nearing their practicable performance limit, ~17-18%. Novel advanced bifacial silicon cells using pyramidal surface texturing and amorphous|crystalline heterojunctions hold good promise for efficiencies beyond 21% and will be designed, fabricated, and field tested on trackers. Comprehensive numerical models for design support and system yield forecasting will be established. The goal of ASPIRE is to double the yield of fixed-tilt monofacial in the Arctic using advanced tracked bifacial cells. This proposal is based on long-standing collaborations among Dr. Karin Hinzer, Dr. Henry Schriemer, and Dr. Joan Haysom of the uOttawa SUNLAB; Dr. Mariana Bertoni of Arizona State University; and Dr. Michael Ross of Yukon College. The project will partner with the Canadian High Arctic Research Station (CHARS), Morgan Solar Inc. (trackers) and Spectrafy Inc. (metrology).
太阳能光伏能源技术已在全球范围内确立并有效,特别是在太阳能资源丰富的地区,主要采用固定倾斜单面硅光伏板装置。在这些地区之外,商业采用率随着可用太阳能资源的增加而下降。 然而,北极地区有光伏发电的情况:(1)由于夏季白天很长,太阳能资源与低纬度地区相似; (2) 硅光伏发电在较低温度下效率更高; (3)柴油替代具有经济和环境优势。 备受关注的颠覆性技术生态系统是硅双面光伏电池板。双面面板的正面和背面都接收阳光,但仅比单面面板贵一点。这些面板可以收集直接来自太阳、天空、云边缘、附近的建筑物外墙或明亮的冰雪覆盖的地面的能量。添加双轴跟踪器意味着面板可以连续指向最佳方向,以在整个地平线周围产生最大的太阳能。 传统的硅太阳能电池已接近其实际性能极限,约 17-18%。使用金字塔形表面纹理和非晶/晶体异质结的新型先进双面硅电池有望实现超过 21% 的效率,并将在跟踪器上进行设计、制造和现场测试。将建立用于设计支持和系统产量预测的综合数值模型。 ASPIRE 的目标是使用先进的跟踪式双面电池将北极固定倾斜单面电池的产量提高一倍。 该提案基于渥太华 SUNLAB 的 Karin Hinzer 博士、Henry Schriemer 博士和 Joan Haysom 博士之间的长期合作;亚利桑那州立大学的Mariana Bertoni博士;和育空学院的迈克尔·罗斯博士。该项目将与加拿大高北极研究站(CHARS)、摩根太阳能公司(追踪器)和 Spectrafy Inc.(计量)合作。

项目成果

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