Zonnecellen geïntegreerd in motorkappen

De afgelopen jaren hebben sommige autofabrikanten al de eerste automodellen gepresenteerd met fotovoltaïsche panelen die in het dak zijn geïntegreerd. Het dak is het gemakkelijkste oppervlak om te gebruiken voor het opwekken van zonne-energie aan boord. Onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE zijn nu een stap verder gegaan door ook in motorkappen zonnecellen te integreren.

Als onderdeel van twee door de overheid gefinancierde onderzoeksprojecten integreerden onderzoekers van het Fraunhofer ISE zonnecellen in de standaard metalen motorkap van een gewone personenauto. “We brachten de zonnecellen aan op het motorkappaneel van een populair automodel in Duitsland. We verbonden ze met elkaar en lamineerden ze met folie.” Dat zegt Dr. Martin Heinrich, coördinator voor PV-mobiliteit bij Fraunhofer ISE. “Om dit te bereiken optimaliseerden we het lamineerproces zorgvuldig. Dit was nodig om luchtzakken te minimaliseren en rimpeling van de foliemodule te voorkomen. Dit kan optreden door het gebogen oppervlak. Ook moesten we de algehele integriteit van de kapstructuur zien te behouden.”

Selectie zonnecellen

Om zo efficiënt mogelijk gebruik te maken van het beschikbare oppervlak op de kap, bouwde het Fraunhofer ISE-team hun prototypes met een selectie van IBC, PERC shingle en TOPCon shingle zonnecellen. In principe kan elke zonneceltechnologie worden gebruikt. Het lamineren van het oppervlak met folie resulteert in een gestructureerde oppervlaktestructuur. Het is mogelijk deze aan te passen aan de kleur van het voertuig met behulp van MorphoColor-technologie. “We hebben hiermee al een zeer goede esthetiek bereikt,” vervolgt Dr. Heinrich. “En we werken er momenteel aan om het uiterlijk van het oppervlak nog verder te verbeteren. Hiervoor zijn we actief op zoek naar projectpartners die geïnteresseerd zijn in gezamenlijke ontwikkeling.”

Gebogen vorm

Naast de gebogen vorm is het substraat in dit geval ook uniek voor de PV-module van de kap. Dit omdat het gemaakt is van plaatmetaal in plaats van een klassiek achteroppervlak van folie of glas. Dit bracht de wetenschappers ertoe om de kleefeigenschappen van verschillende materiaalcombinaties te onderzoeken.

Prototypes

Na het identificeren van geschikte materialen bouwde het onderzoeksteam prototypes met verschillende hoeveelheden zonnecellen en verschillende cel- en interconnectietechnologieën. Het team testte alle prototypes intensief in het laboratorium om de elektrische prestaties, betrouwbaarheid en duurzaamheid van de PV motorkapdemonstrators te garanderen. De motorkap met 115 watt vermogen bevat meer dan 120 PERC shingle zonnecellen en is afgewerkt in MorphoColor grijs.

Daken van voertuigen

“De technologie is ook toe te passen op de metalen daken van voertuigen. Het voordeel hiervan is dat ze veel lichter zijn dan fotovoltaïsche daken van glas.” Dat zegt Dr. Harry Wirth, directeur van de divisie Power Solutions bij Fraunhofer ISE. “Het uitbreiden van de technische mogelijkheden voor het integreren van fotovoltaïsche energie in voertuigschilden zal steeds meer klanten aanspreken. Er is hier nog veel potentieel om aan te boren.”

HighLite

De ontwikkeling van de PV-motorkap is onderdeel van het onderzoeksproject “HighLite”. Dit project is ondersteund door het Horizon 2020-programma van de Europese Unie, en het onderzoeksproject “3D – PV Modules with Contour for Integrated Photovoltaics”, ondersteund door het Duitse federale ministerie voor Economische Zaken en Klimaatactie (BMWK).

Openingsfoto: De 115-watt voertuigkap heeft meer dan 120 PERC shingle zonnecellen en is afgewerkt in MorphoColor grijs. (foto: Fraunhofer ISE)