BSC – Bifasiale Sonselle: Geskiedenis van die bifasiale of twee-oppervlak sonsel

Gepubliseer op: 22 Januarie 2022 / Opgedateer op: 24 Februarie 2023 – Outeur: Konrad Wolfenstein

Geskiedenis van die bifasiale of twee-oppervlak sonsel – Beeld: Xpert.Digital / Sunward Art|Shutterstock.com

'n Silikon-sonsel is in 1946 vir die eerste keer gepatenteer deur Russell Ohl terwyl hy by Bell Labs gewerk het, en in 1954 in die openbaar gedemonstreer deur Fuller, Chapin en Pearson by dieselfde navorsingsinstelling; hierdie vroeë voorstelle was egter monofasiale selle, waarvan die agterkant nie bedoel was om aktief te wees nie.

Die eerste teoreties voorgestelde tweevlaksonsel kan gevind word in 'n Japannese patent gedateer 4 Oktober 1960, deur Hiroshi Mori, wat vir Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha (Hayakawa Electric Industry Co. Ltd.) gewerk het, wat later die Sharp Corporation geword het. Die voorgestelde sel was 'n pnp tweevlakstruktuur met kontakelektrodes aan twee teenoorgestelde kante.

Die eerste demonstrasies van bifasiale sonselle en -panele is egter uitgevoer as deel van die Sowjet-ruimteprogram op die militêre LEO-ruimtestasies Saljoet 3 (1974) en Saljoet 5 (1976). Hierdie bifasiale sonselle is ontwikkel en vervaardig deur Bordina et al. by die VNIIT (All Union Scientific Research Institute of Energy Sources) in Moskou, wat in 1975 die Russiese sonselvervaardiger KVANT geword het. In 1974 het hierdie span 'n Amerikaanse patent ingedien wat die selle in die vorm van mini-parallelle pype met 'n maksimum grootte van 1 mm x 1 mm x 1 mm voorgestel het, in serie gekoppel om 'n digtheid van 100 selle/cm² te bereik. Soos met vandag se BSC's, het hulle die gebruik van isotipiese pp+-verbindings naby een van die ligontvangende oppervlaktes voorgestel. In Saljoet 3 het klein eksperimentele panele met 'n totale seloppervlakte van 24 cm² 'n toename in energieproduksie per satellietbaan van tot 34% getoon in vergelyking met die monofasiale panele wat destyds gebruik is, as gevolg van die Aarde se albedo. Tydens die Saljoet 5-ruimtestasievlug is 'n wins van 17–45% waargeneem deur die gebruik van bifasiale panele (0,48 m² – 40 W).

Parallel met hierdie Russiese navorsing, aan die ander kant van die Ystergordyn, het die halfgeleierlaboratorium van die Skool vir Telekommunikasie-ingenieurswese aan die Tegniese Universiteit van Madrid, onder leiding van Professor Antonio Luque, onafhanklik 'n omvattende navorsingsprogram uitgevoer om industrieel toepaslike bifasiale sonselle te ontwikkel. Terwyl Mori se patent en die VNIIT-KVANT ruimtetuigprototipes gebaseer was op klein selle sonder 'n metaalrooster op hul oppervlak en dus kompleks met mekaar verbind was, meer in die styl van die mikro-elektroniese toestelle toe in hul kinderskoene, sou Luque twee Spaanse patente in 1976 en 1977 indien en een in die Verenigde State in 1977, wat voorlopers was van moderne bifasiale selle. Luque se patente was die eerstes wat BSC's met een sel per silikonwafel voorgestel het, soos die geval was met monofasiale selle destyds en steeds vandag is, met metaalroosters op beide oppervlaktes. Hulle het beide npp+ en pnp strukture oorweeg.

Die ontwikkeling van BSC's in die halfgeleierlaboratorium is op 'n drieledige manier benader, wat gelei het tot drie doktorale proefskrifte deur Andrés Cuevas (1980), Javier Eguren (1981) en Jesús Sangrador (1982). Die eerste twee is deur Luque toesig gehou, en die derde deur Dr. Gabriel Sala van dieselfde groep. Cuevas se proefskrif het die konstruksie van Luque se eerste patent van 1976 behels, wat, as gevolg van sy transistoragtige npn-struktuur, die "transsel" genoem is. Eguren se proefskrif het gefokus op die demonstrasie van Luque se tweede patent van 1977, met 'n npp+ doteringsprofiel waar die pp+ isotoopverbinding langs die agteroppervlak van die sel geleë is, wat skep wat algemeen bekend staan ​​as die "agteroppervlakveld" (BSF) in sonseltegnologie. Hierdie werk het gelei tot verskeie publikasies en bykomende patente. In die besonder was die voordelige effek van die vermindering van die p-doping in die basis beduidend, aangesien die vermindering in spanning by die emitteraansluiting (voorste pn-aansluiting) gekompenseer is deur 'n spanningstoename by die agterste isotipiese aansluiting, terwyl dit gelyktydig 'n groter diffusielengte van minderheidsdraers moontlik maak, wat die stroomuitset onder bifasiale beligting verhoog. In Sangrador se proefskrif en derde ontwikkelingsbenadering aan die Tegniese Universiteit van Madrid, is die sogenaamde vertikale, randverligte multi-aansluiting sonsel voorgestel, waarin p+nn+ selle in serie gestapel en gekoppel word en vanaf hul rande verlig word. Dit is hoëspanningselle wat nie 'n oppervlakmetaalrooster vir stroomopwekking benodig nie.

In 1979 is die halfgeleierlaboratorium omskep in die Instituut vir Sonenergie (IES-UPM), wat, met Luque as sy eerste direkteur, intensiewe navorsing oor bifasiale sonselle tot in die eerste dekade van die 21ste eeu voortgesit het. Byvoorbeeld, in 1994 het twee Brasiliaanse doktorale studente aan die Instituut vir Sonenergie, Adriano Moehlecke en Izete Zanesco, saam met Luque, 'n bifasiale sonsel ontwikkel en vervaardig wat 18.1% doeltreffendheid aan die voorkant en 19.1% aan die agterkant behaal het; 'n bifasiale rekord van 103% (destyds was die rekorddoeltreffendheid vir monofasiale selle net onder 22%).

• Beplan fotovoltaïese vir pakhuise, kommersiële sale en industriële sale
• Nywerheidsaanleg: Beplan 'n fotovoltaïese opelugstelsel of oopruimtestelsel
• Beplan sonkragstelsels met fotovoltaïese oplossings vir vragversending en kontraklogistiek
• B2B sonkragstelsels en fotovoltaïese oplossings en advies

• Bou en beplan sonkragmotorafdak

Sonkragmodule-advies met Xpert.Solar – hulp en wenke vir die regte en geskikte sonkragmodule

Konrad Wolfenstein

Ek sal graag as jou persoonlike adviseur dien.

Jy kan my kontak deur die kontakvorm hieronder in te vul of my eenvoudig by +49 89 89 674 804  .

Ek sien uit na ons gesamentlike projek.

Of bespreek 'n aanlyn afspraak hier (video-oproep via Microsoft Teams)

Xpert.Digital – Konrad Wolfenstein

Xpert.Digital is 'n spilpunt vir die industrie met 'n fokus op digitalisering, meganiese ingenieurswese, logistiek/intralogistiek en fotovoltaïese.

Met ons 360° besigheidsontwikkelingsoplossing ondersteun ons bekende maatskappye van nuwe besigheid tot naverkope.

Markintelligensie, smarketing, bemarkingsoutomatisering, inhoudontwikkeling, PR, posveldtogte, persoonlike sosiale media en loodversorging is deel van ons digitale hulpmiddels.

Jy kan meer uitvind by: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus

Bron *21012022-1