BSC – Bifaciální solární články: Historie bifaciálních nebo dvoupovrchových solárních článků

Zveřejněno dne: 22. ledna 2022 / Aktualizace z: 24. února 2023 - Autor: Konrad Wolfenstein

Historie bifaciálního nebo dvoupovrchového solárního článku - Obrázek: Xpert.Digital / Sunward Art|Shutterstock.com

Křemíkový solární článek byl poprvé patentován Russellem Ohlem v roce 1946 při práci v Bellových laboratořích a veřejně demonstrován Fullerem, Chapinem a Pearsonem ve stejném výzkumném zařízení v roce 1954; Tyto původní návrhy však byly monofaciální buňky, jejichž zadní strana nebyla zamýšlena jako aktivní.

První teoreticky navržený bifaciální solární článek lze nalézt v japonském patentu s prioritním datem 4. října 1960 Hiroshi Mori, který pracoval pro společnost Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha (Hayakawa Electric Industry Co. Ltd.), která později vyvinula do dnešní Sharp Corporation. Navrhovaný článek byl PNP duální buněčná struktura s kontaktními elektrodami na dvou protilehlých okrajích.

První ukázky bifaciálních solárních článků a panelů však byly provedeny v rámci sovětského vesmírného programu na vojenských vesmírných stanicích LEO Saljut 3 (1974) a Saljut 5 (1976). Tyto bifaciální solární články byly vyvinuty Bordinou et al. vyvinuté a vyrobené ve VNIIT (All Union Scientific Research Institute of Energy Sources) v Moskvě, kterým se v roce 1975 stal ruský výrobce solárních článků KVANT. V roce 1974 tento tým podal americký patent, který navrhoval články ve formě miniparalelních trubek o maximální velikosti 1 mm x 1 mm x 1 mm, zapojených do série, aby poskytly 100 článků/cm2. Stejně jako u dnešních BSC navrhli použití izotypových sloučenin pp+ v blízkosti jednoho z povrchů přijímajících světlo. V Saljutu 3 vykázaly malé experimentální panely s celkovou plochou buněk 24 cm2 zvýšení produkce energie na jednu družicovou revoluci v důsledku albeda Země až o 34 % ve srovnání s tehdejšími monofaciálními panely. Během letu vesmírné stanice Saljut 5 byl pozorován zisk 17-45 % pomocí bifaciálních panelů (0,48 m2 - 40 W).

Paralelně s tímto ruským výzkumem provádí na druhé straně železné opony polovodičová laboratoř Fakulty telekomunikačního inženýrství Technické univerzity v Madridu, vedená profesorem Antoniem Luquem, nezávisle rozsáhlý výzkumný program zaměřený na vývoj průmyslově využitelných bifaciální solární články. Zatímco Moriho patent a prototypy VNIIT-KVANT v kosmické lodi byly založeny na malých článcích bez kovové mřížky na povrchu, a proto byly složitě propojeny, spíše ve stylu mikroelektronických zařízení než v jejich raných fázích, Luque bude mít dva španělské patenty. v roce 1976 a 1977 a jeden ve Spojených státech v roce 1977, které byly předchůdci moderních bifaciálních buněk. Luqueho patenty byly první, kdo navrhl BSC s jednou buňkou na křemíkový plátek, jak tomu bylo tehdy a je tomu i dnes u monofaciálních buněk, s kovovými mřížkami na obou površích. Zvažovali jak strukturu npp+, tak struktury pnp.

K vývoji BSC v polovodičové laboratoři se přistupovalo trojím způsobem, výsledkem byly tři doktorské práce, jejichž autory jsou Andrés Cuevas (1980), Javier Eguren (1981) a Jesús Sangrador (1982), první dvě pod vedením Luqueho a třetí od Dr. Gabriel Sala ze stejné skupiny. Cuevasova doktorská práce sestávala z konstrukce prvního Luqueho patentu v roce 1976, který byl nazván „transcell“ díky své tranzistorové struktuře npn. Eguren se ve své dizertační práci zabýval demonstrací druhého Luqueho patentu z roku 1977 s dopingovým profilem npp+, ve kterém izotopové spojení pp+ leží v blízkosti zadní části článku, čímž vzniká to, co se v technologii solárních článků běžně nazývá „pole zadního povrchu ( BSF). Tato práce vedla k několika publikacím a dalším patentům. Zejména příznivý efekt snížení p-dopingu v bázi, kdy snížení napětí v přechodu emitoru (přední pn přechod) bylo kompenzováno zvýšením napětí v zadním izotypovém přechodu a zároveň umožnilo vyšší difúzi délka menšinových nosičů, což zvyšuje výkon při bifaciálním osvětlení. Sangradorova disertační práce a třetí cesta vývoje na Technické univerzitě v Madridu navrhla takzvaný vertikální okrajově osvětlený vícenásobný solární článek, ve kterém jsou p+nn+ naskládány a zapojeny do série a osvětleny od svých okrajů, což jsou vysokonapěťové články. které nevyžadují povrchovou kovovou síť vyžadují výrobu elektřiny.

V roce 1979 byla laboratoř polovodičů přeměněna na Institut sluneční energie (IES-UPM), který s Luquem jako prvním ředitelem pokračoval v intenzivním výzkumu bifaciálních solárních článků až do prvního desetiletí 21. století.Například v roce 1994 , dva brazilští postgraduální studenti na Institutu solární energie, Adriano, vyvinuli a vyrobili Moehlecke a Izete Zanesco spolu s Luquem vyvinuli bifaciální solární článek, který měl výkon 18,1 % na přední straně a 19,1 % na zadní straně; bifaciální záznam 103 % (v té době byla rekordní účinnost pro monofaciální buňky těsně pod 22 %).

• Plánujte fotovoltaiku pro sklady, komerční haly a průmyslové haly
• Průmyslový závod: Naplánujte fotovoltaický systém pod širým nebem nebo otevřený systém
• Plánujte solární systémy s fotovoltaickými řešeními pro spedici a smluvní logistiku
• B2B solární systémy a fotovoltaická řešení a poradenství

• Postavte a naplánujte solární přístřešek pro auto

Poradenství ohledně solárních modulů s Xpert.Solar – nápověda a tipy pro správný a vhodný solární modul

Konrad Wolfenstein

Rád posloužím jako váš osobní poradce.

Kontaktovat mě můžete vyplněním kontaktního formuláře níže nebo mi jednoduše zavolejte na číslo +49 89 89 674 804  .

Těším se na náš společný projekt.

Nebo si zarezervujte online schůzku přímo zde (videohovor přes Microsoft Teams)

Xpert.Digital – Konrad Wolfenstein

Xpert.Digital je centrum pro průmysl se zaměřením na digitalizaci, strojírenství, logistiku/intralogistiku a fotovoltaiku.

S naším 360° řešením pro rozvoj podnikání podporujeme známé společnosti od nových obchodů až po poprodejní služby.

Market intelligence, smarketing, automatizace marketingu, vývoj obsahu, PR, e-mailové kampaně, personalizovaná sociální média a péče o potenciální zákazníky jsou součástí našich digitálních nástrojů.

Více se dozvíte na: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus

Zdroj *21012022-1