BSC – Bifaciale solceller: Historien om den bifaciale eller to-overfladede solcelle
Valg af sprog 📢
Udgivet den: 22. januar 2022 / Opdateret den: 24. februar 2023 – Forfatter: Konrad Wolfenstein
Historien om den bifaciale eller to-overfladede solcelle – Billede: Xpert.Digital / Sunward Art|Shutterstock.com
En siliciumsolcelle blev først patenteret i 1946 af Russell Ohl, mens han arbejdede hos Bell Labs, og offentligt demonstreret i 1954 af Fuller, Chapin og Pearson på samme forskningsinstitution. Disse tidlige forslag var dog monofaciale celler, hvis bagside ikke var beregnet til at være aktiv.
Den første teoretisk foreslåede bifaciale solcelle kan findes i et japansk patent dateret 4. oktober 1960 af Hiroshi Mori, der arbejdede for Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha (Hayakawa Electric Industry Co. Ltd.), som senere blev til Sharp Corporation. Den foreslåede celle var en pnp bifacial struktur med kontaktelektroder på to modsatte kanter.
De første demonstrationer af bifaciale solceller og paneler blev imidlertid udført som en del af det sovjetiske rumprogram på de militære LEO-rumstationer Salyut 3 (1974) og Salyut 5 (1976). Disse bifaciale solceller blev udviklet og fremstillet af Bordina et al. på VNIIT (All Union Scientific Research Institute of Energy Sources) i Moskva, som blev til den russiske solcelleproducent KVANT i 1975. I 1974 indgav dette team et amerikansk patent, hvor de foreslog cellerne i form af mini-parallelle rør med en maksimal størrelse på 1 mm x 1 mm x 1 mm, forbundet i serie for at opnå en tæthed på 100 celler/cm². Som med nutidens BSC'er foreslog de brugen af isotypiske pp+-forbindelser nær en af de lysmodtagende overflader. I Saljut 3 viste små eksperimentelle paneler med et samlet celleareal på 24 cm² en stigning i energiproduktionen pr. satellitbane på op til 34 % sammenlignet med de monofaciale paneler, der blev brugt på det tidspunkt, på grund af Jordens albedo. Under Saljut 5-rumstationsflyvningen blev der observeret en gevinst på 17-45 % ved brug af bifaciale paneler (0,48 m² – 40 W).
PDF'er: Interessante data, figurer og grafik om silicium og lithium
- Silikone – PDF-download
- Litiumindustrien verden over – PDF-download
Parallelt med denne russiske forskning, på den anden side af jerntæppet, gennemførte halvlederlaboratoriet på School of Telecommunication Engineering ved Madrids Tekniske Universitet, under ledelse af professor Antonio Luque, uafhængigt et omfattende forskningsprogram for at udvikle industrielt anvendelige bifaciale solceller. Mens Moris patent og VNIIT-KVANT-rumfartøjsprototyperne var baseret på bittesmå celler uden et metalgitter på deres overflade og derfor var komplekst forbundet, mere i stil med de mikroelektroniske enheder, der var i deres spæde barndom, ville Luque indgive to spanske patenter i 1976 og 1977 og et i USA i 1977, som var forløbere for moderne bifaciale celler. Luques patenter var de første til at foreslå BSC'er med én celle pr. siliciumwafer, som det var tilfældet med monofaciale celler dengang og stadig er i dag, med metalgitre på begge overflader. De omfattede både npp+ og pnp-strukturer.
Udviklingen af BSC'er i halvlederlaboratoriet blev grebet an på en tredelt måde, hvilket resulterede i tre doktorafhandlinger af Andrés Cuevas (1980), Javier Eguren (1981) og Jesús Sangrador (1982). De to første blev vejledt af Luque, og den tredje af Dr. Gabriel Sala fra samme gruppe. Cuevas' afhandling omhandlede konstruktionen af Luques første patent fra 1976, som på grund af sin transistorlignende npn-struktur blev kaldt "transcellen". Egurens afhandling fokuserede på at demonstrere Luques andet patent fra 1977, der viste en npp+ dopingprofil, hvor pp+ isotopforbindelsen er placeret ved siden af cellens bagflade, hvilket skaber det, der almindeligvis omtales som "bagfladefeltet" (BSF) inden for solcelleteknologi. Dette arbejde førte til adskillige publikationer og yderligere patenter. Især var den gavnlige effekt af at reducere p-dopingen i basen signifikant, da reduktionen i spænding ved emitterforbindelsen (forreste pn-forbindelse) blev kompenseret af en spændingsforøgelse ved den bageste isotypiske forbindelse, samtidig med at det muliggjorde en større diffusionslængde af minoritetsbærere, hvilket øger strømoutputtet under bifacial belysning. I Sangradors afhandling og tredje udviklingstilgang ved Madrids Tekniske Universitet blev den såkaldte vertikale, kantbelyste multi-junction solcelle foreslået, hvor p+nn+ celler er stablet og forbundet i serie og belyst fra deres kanter. Disse er højspændingsceller, der ikke kræver et overflademetalgitter til strømgenerering.
De vigtigste fordele ved biplane solceller
Yderligere fordele ved strømproduktion: Sammenlignet med P-type solceller har N-type solceller en tendens til at øge effektiviteten betydeligt. Bifaciale solceller, med deres bifaciale produktionskapacitet og højere systemeffektivitet, vil have et bredere anvendelsesperspektiv og er særligt velegnede til områder med kraftig snefald og distribuerede produktionssystemer såsom tage, hegn og støjskærme.
Effektiviteten af cellens bagside kan nå op på mere end 19 %, og de indfaldende bagstråler kan bruges til at forbedre systemets genereringskapacitet, med en kapacitetsforøgelse pr. arealenhed på op til 10 % ~ 30 %.
Glasmodulet med bifacial celleteknologi indfanger lys på både forsiden og bagsiden af modulet. Øget lysindfangning forbedrer modulets effektivitet. Op til 360 Wp samlet effekt kan opnås via modulets aktive bagside (290 Wp kun på forsiden / 320-360 Wp i alt).
Effektivitetsgevinsten afhænger af strålingssituationen (atmosfære og baggrund).
Solcelleanlæg med bifaciale solcellemoduler - eksempel
- Solcellemonteringssystemer, tagmontering, underkonstruktion til bifaciale solcellemoduler – Jak76|Shutterstock.com
- Underkonstruktionsmonteringssystem til tagmontering af bifaciale solmoduler – Jak76|Shutterstock.com
- System til montering af underkonstruktion til solpaneler på taget – Jak76|Shutterstock.com
- Løsning til installation af bifaciale solpaneler på taget – Jak76|Shutterstock.com
- Tagmonteret underkonstruktion til bifaciale solcellemoduler – Jak76|Shutterstock.com
- Underkonstruktion til bifacialt solpaneltagsystem – Jak76|Shutterstock.com
I 1979 blev halvlederlaboratoriet omdannet til Instituttet for Solenergi (IES-UPM), som med Luque som sin første direktør fortsatte intensiv forskning i bifaciale solceller ind i det første årti af det 21. århundrede. For eksempel udviklede og producerede to brasilianske ph.d.-studerende ved Instituttet for Solenergi, Adriano Moehlecke og Izete Zanesco, sammen med Luque i 1994 en bifacial solcelle, der opnåede en effektivitet på 18,1 % på forsiden og 19,1 % på bagsiden; en rekord på 103 % på bifaciale celler (på det tidspunkt var rekordeffektiviteten for monofaciale celler lige under 22 %).
📣 De rigtige og passende solcellemoduler til industri, detailhandel og kommuner
Alt fra én kilde: Solcellemodulløsninger, der er skræddersyet til dit solcelleanlæg! Refinansier eller udlign din fremtid med din egen elproduktion.
🎯 Til solcelleinstallatører, blikkenslagere, elektrikere og tagdækkere
Rådgivning og planlægning inklusive et uforpligtende prisoverslag. Vi forbinder dig med stærke partnere inden for solceller.
👨🏻 👩🏻 👴🏻 👵🏻 Til private husholdninger
Vi har en regional tilstedeværelse i hele den tysktalende verden. Vi har pålidelige partnere, der vil rådgive dig og realisere dine ønsker.
- Lagerbygninger, produktionshaller og industribygninger med egen strømkilde fra et solcelleanlæg på taget – Billede: NavinTar|Shutterstock.com
- Industrianlæg med egen strømkilde fra et jordmonteret solcelleanlæg – Billede: Peteri|Shutterstock.com
- Planlægning af solcelleanlæg med solcelleløsninger til speditionsvirksomheder og kontraktlogistik
- B2B solcelleanlæg og solcelleløsninger og rådgivning
- Planlægning af solceller på lagerbygninger, erhvervsbygninger og industribygninger
- Industrianlæg: Planlægning af et solcelleanlæg i friland eller i et åbent område
- Planlægning af solcelleanlæg med solcelleløsninger til speditionsvirksomheder og kontraktlogistik
- B2B solcelleanlæg og solcelleløsninger og rådgivning
Konsultation om solcellemoduler med Xpert.Solar – hjælp og tips til det rigtige og passende solcellemodul
Konrad Wolfenstein
Jeg vil med glæde fungere som din personlige rådgiver.
Du kan kontakte mig ved at udfylde kontaktformularen nedenfor eller blot ringe til mig på +49 89 89 674 804 .
Jeg glæder mig til vores fælles projekt.
Skriv til mig
Xpert.Digital – Konrad Wolfenstein
Xpert.Digital er et knudepunkt for industrien med fokus på digitalisering, maskinteknik, logistik/intralogistik og solceller.
Med vores 360° forretningsudviklingsløsning understøtter vi anerkendte virksomheder fra nye forretninger til eftersalg.
Markedsinformation, smarketing, marketingautomatisering, indholdsudvikling, PR, postkampagner, personlige sociale medier og lead nurturing er en del af vores digitale værktøjer.
Du kan finde mere information på: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus
Hold kontakten
