BSC – الخلايا الشمسية ثنائية الوجه: تاريخ الخلية الشمسية ثنائية الوجه أو ذات السطحين

نُشر بتاريخ: 22 يناير 2022 / تحديث من: 24 فبراير 2023 - المؤلف: كونراد ولفنشتاين

تاريخ الخلية الشمسية ثنائية الوجه أو ذات السطحين - الصورة: Xpert.Digital / Sunward Art | Shutterstock.com

تم تسجيل براءة اختراع خلية السيليكون الشمسية لأول مرة بواسطة راسل أول في عام 1946 أثناء عمله في مختبرات بيل وتم عرضها علنًا بواسطة فولر وتشابين وبيرسون في نفس منشأة الأبحاث في عام 1954؛ ومع ذلك، تضمنت هذه المقترحات الأولية خلايا أحادية الوجه، لم يكن المقصود من الجزء الخلفي منها أن يكون نشطًا.

يمكن العثور على أول خلية شمسية ثنائية الجانب مقترحة نظريًا في براءة اختراع يابانية ذات تاريخ أولوية هو 4 أكتوبر 1960 من قبل هيروشي موري، الذي عمل في شركة Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha (شركة Hayakawa Electric Industry Co. Ltd.)، التي طورت لاحقًا في شركة Sharp اليوم. كانت الخلية المقترحة عبارة عن بنية خلية مزدوجة PNP مع أقطاب اتصال على حافتين متقابلتين.

ومع ذلك، تم إجراء العروض التوضيحية الأولى للخلايا والألواح الشمسية ثنائية الجانب كجزء من برنامج الفضاء السوفيتي في المحطتين الفضائيتين العسكريتين LEO ساليوت 3 (1974) وساليوت 5 (1976). تم تطوير هذه الخلايا الشمسية ثنائية الوجه بواسطة بوردينا وآخرين. تم تطويرها وتصنيعها في VNIIT (معهد الاتحاد للبحوث العلمية لمصادر الطاقة) في موسكو، والذي أصبح الشركة المصنعة للخلايا الشمسية الروسية KVANT في عام 1975. في عام 1974، قدم هذا الفريق براءة اختراع أمريكية تقترح الخلايا على شكل أنابيب صغيرة متوازية بحجم أقصى 1 مم × 1 مم × 1 مم، متصلة على التوالي لتوفير 100 خلية / سم2. كما هو الحال مع BSCs اليوم، اقترحوا استخدام المركبات النظائرية pp+ بالقرب من أحد الأسطح المستقبلة للضوء. وفي ساليوت 3، أظهرت الألواح التجريبية الصغيرة التي تبلغ مساحة الخلية الإجمالية 24 سم2 زيادة في إنتاج الطاقة لكل دورة قمر صناعي بسبب بياض الأرض بنسبة تصل إلى 34% مقارنة بالألواح أحادية الوجه في ذلك الوقت. أثناء رحلة محطة ساليوت 5 الفضائية، لوحظ زيادة بنسبة 17-45٪ باستخدام الألواح ثنائية الجانب (0.48 م2 - 40 واط).

وبالتوازي مع هذا البحث الروسي، وعلى الجانب الآخر من الستار الحديدي، يقوم مختبر أشباه الموصلات التابع لكلية هندسة الاتصالات بجامعة مدريد التقنية، بقيادة البروفيسور أنطونيو لوك، بشكل مستقل بتنفيذ برنامج بحثي شامل لتطوير قابل للتطبيق صناعيا. الخلايا الشمسية ثنائية الوجه. في حين أن براءة اختراع موري ونماذج VNIIT-KVANT الأولية في المركبة الفضائية كانت تعتمد على خلايا صغيرة بدون شبكة معدنية على السطح، وبالتالي كانت متصلة بشكل معقد، على غرار الأجهزة الإلكترونية الدقيقة أكثر من ذلك في مراحلها الأولى، سيكون لدى Luque براءتي اختراع إسبانيتين في عامي 1976 و1977 وواحدة في الولايات المتحدة في عام 1977، والتي كانت بمثابة مقدمة للخلايا ثنائية الوجه الحديثة. كانت براءات الاختراع الخاصة بـ Luque هي أول من اقترح الخلايا الجذعية الحيوية التي تحتوي على خلية واحدة لكل رقاقة سيليكون، كما كان الحال مع الخلايا أحادية الوجه آنذاك وما زالت حتى اليوم، مع شبكات معدنية على كلا السطحين. لقد أخذوا في الاعتبار كلا من بنية npp+ وهياكل pnp.

تم تطوير الخلايا الجذعية الحيوية في مختبر أشباه الموصلات من خلال نهج ثلاثي الأبعاد، مما أدى إلى ثلاث أطروحات دكتوراه، كتبها أندريس كويفاس (1980)، وخافيير إيجورين (1981)، وخيسوس سانجرادور (1982)، وأشرف على أول اثنتين منها لوكي و الثالث بقلم د. غابرييل سالا من نفس المجموعة. تألف عمل الدكتوراه الخاص بكويفاس من بناء أول براءة اختراع لـ Luque في عام 1976، والتي كانت تسمى "transcell" نظرًا لبنيتها npn الشبيهة بالترانزستور. في أطروحته، تناول إيجورين عرض براءة الاختراع الثانية لـ Luque من عام 1977 مع ملف تعريف المنشطات npp+ الذي يقع فيه الوصل النظائري pp+ بجوار الجزء الخلفي من الخلية، مما يخلق ما يشار إليه عادة في تكنولوجيا الخلايا الشمسية باسم "مجال السطح الخلفي" ( البنك السعودي الفرنسي). أدى هذا العمل إلى العديد من المنشورات وبراءات الاختراع الإضافية. على وجه الخصوص، التأثير المفيد لتقليل p-doping في القاعدة، حيث تم تعويض انخفاض الجهد في تقاطع الباعث (تقاطع pn الأمامي) بزيادة الجهد في تقاطع النظائر الخلفي، مع السماح في نفس الوقت بانتشار أعلى طول ناقلات الأقلية، مما يزيد من انتاج الطاقة مع الإضاءة ثنائية الجانب. اقترحت أطروحة سانجرادور والمسار الثالث للتطوير في جامعة مدريد التقنية ما يسمى بالخلية الشمسية متعددة الوصلات ذات الحافة العمودية، حيث يتم تكديس p+nn+ وتوصيلها في سلسلة وإضاءتها من حوافها، وهي خلايا عالية الجهد والتي لا تحتاج إلى شبكة معدنية سطحية وتحتاج إلى توليد الكهرباء.

وفي عام 1979، تم تحويل مختبر أشباه الموصلات إلى معهد الطاقة الشمسية (IES-UPM)، الذي واصل، مع لوكي كأول مدير، الأبحاث المكثفة حول الخلايا الشمسية ثنائية الجانب حتى العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. على سبيل المثال، في عام 1994 قام اثنان من طلاب الدراسات العليا البرازيليين في معهد الطاقة الشمسية، أدريانو، بتطوير وإنتاج Moehlecke وIzete Zanesco، جنبًا إلى جنب مع Luque، حيث طوروا خلية شمسية ثنائية الجانب تؤدي أداءً بنسبة 18.1% في الأمام و19.1% في الخلف؛ سجل ثنائي الوجه بنسبة 103% (في ذلك الوقت كانت كفاءة التسجيل للخلايا أحادية الوجه أقل بقليل من 22%).

• تخطيط الخلايا الكهروضوئية للمستودعات والقاعات التجارية والقاعات الصناعية
• المنشأة الصناعية: خطط لنظام الهواء الطلق الكهروضوئي أو نظام الفضاء المفتوح
• تخطيط أنظمة الطاقة الشمسية باستخدام الحلول الكهروضوئية للشحن والخدمات اللوجستية التعاقدية
• أنظمة الطاقة الشمسية B2B والحلول الكهروضوئية والمشورة

• بناء وتخطيط مرآب للطاقة الشمسية

نصيحة حول وحدة الطاقة الشمسية مع Xpert.Solar - مساعدة ونصائح حول وحدة الطاقة الشمسية الصحيحة والمناسبة

كونراد ولفنشتاين

سأكون سعيدًا بالعمل كمستشار شخصي لك.

يمكنك الاتصال بي عن طريق ملء نموذج الاتصال أدناه أو ببساطة اتصل بي على +49 89 89 674 804  .

إنني أتطلع إلى مشروعنا المشترك.

أو احجز موعدًا عبر الإنترنت هنا (مكالمة فيديو عبر Microsoft Teams)

Xpert.Digital - كونراد ولفنشتاين

تعد Xpert.Digital مركزًا للصناعة مع التركيز على الرقمنة والهندسة الميكانيكية والخدمات اللوجستية/اللوجستية الداخلية والخلايا الكهروضوئية.

من خلال حل تطوير الأعمال الشامل الذي نقدمه، فإننا ندعم الشركات المعروفة بدءًا من الأعمال الجديدة وحتى خدمات ما بعد البيع.

تعد معلومات السوق والتسويق وأتمتة التسويق وتطوير المحتوى والعلاقات العامة والحملات البريدية ووسائل التواصل الاجتماعي المخصصة ورعاية العملاء المحتملين جزءًا من أدواتنا الرقمية.

يمكنك معرفة المزيد على: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus

المصدر *21012022-1