Bifatsiaalse ehk kahe pinnaga päikesepatarei ajalugu – Pilt: Xpert.Digital / Sunward Art|Shutterstock.com
Ränist päikesepatarei patenteeriti esmakordselt 1946. aastal Russell Ohli poolt Bell Labsis töötades ning seda demonstreerisid avalikult 1954. aastal Fuller, Chapin ja Pearson samas uurimisasutuses; need varased ettepanekud olid aga ühefaasilised elemendid, mille tagumine osa ei olnud mõeldud aktiivseks.
Esimene teoreetiliselt välja pakutud kahefaasiline päikesepatarei on leitud Jaapani patendis, mis on dateeritud 4. oktoobril 1960 ja mille autor on Hiroshi Mori, kes töötas ettevõttes Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha (Hayakawa Electric Industry Co. Ltd.), millest hiljem sai Sharp Corporation. Kavandatud element oli pnp kahefaasiline struktuur, mille kahel vastasserval olid kontaktelektroodid.
Esimesed kahepoolsete päikesepatareide ja paneelide demonstratsioonid viidi aga läbi Nõukogude kosmoseprogrammi osana sõjaväe LEO kosmosejaamades Saljut 3 (1974) ja Saljut 5 (1976). Need kahepoolsed päikesepatareid töötasid välja ja tootsid Bordina jt Moskvas VNIIT-is (Üleliiduline Energiaallikate Teaduslik Uurimisinstituut), millest sai 1975. aastal Venemaa päikesepatareide tootja KVANT. 1974. aastal esitas see meeskond USA patendi, pakkudes välja elemendid mini-paralleelsete torude kujul, mille maksimaalne suurus on 1 mm x 1 mm x 1 mm ja mis on ühendatud järjestikku, et saavutada tihedus 100 rakku/cm². Nagu tänapäevaste päikesepatareide puhul, pakkusid nad välja isotüüpsete pp+ ühendite kasutamise ühe valgust vastuvõtva pinna lähedal. Saljut 3 kosmosejaamas näitasid väikesed eksperimentaalsed paneelid, mille kogupindala oli 24 cm², energiatootmise suurenemist satelliidi orbiidi kohta kuni 34% võrreldes tol ajal kasutatud ühepoolsete paneelidega, mis oli tingitud Maa albeedost. Saljut 5 kosmosejaama lennu ajal täheldati kahepoolsete paneelide (0,48 m² – 40 W) kasutamisega 17–45% kasvu.
PDF-id: Huvitavaid andmeid, jooniseid ja graafikat räni ja liitiumi kohta
Paralleelselt selle Venemaa uurimistööga, teisel pool raudset eesriiet, viis Madridi Tehnikaülikooli Telekommunikatsioonitehnika Kooli pooljuhtide labor professor Antonio Luque juhtimisel iseseisvalt läbi ulatuslikku uurimisprogrammi tööstuslikult rakendatavate kahepoolsete päikesepatareide väljatöötamiseks. Samal ajal kui Mori patent ja VNIIT-KVANT kosmoseaparaadi prototüübid põhinesid pisikestel elementidel, millel polnud pinnal metallvõret, ja olid seetõttu keerukalt omavahel ühendatud, meenutades pigem tolleaegseid mikroelektroonikaseadmeid, esitas Luque kaks patenti Hispaanias aastatel 1976 ja 1977 ning ühe Ameerika Ühendriikides 1977. aastal, mis olid tänapäevaste kahepoolsete patareide eelkäijad. Luque patendid olid esimesed, mis pakkusid välja BSC-d, millel oli üks element räniplaadi kohta, nagu tollal ja tänapäevalgi ühepoolsete patareide puhul, millel olid mõlemal pinnal metallvõred. Need käsitlesid nii npp+ kui ka pnp struktuure.
Pooljuhtide laboris läheneti päikesepatareide (BSC) arendamisele kolmeharuliselt, mille tulemuseks olid kolm doktoritööd: Andrés Cuevas (1980), Javier Eguren (1981) ja Jesús Sangrador (1982). Kahte esimest juhendas Luque ja kolmandat dr Gabriel Sala samast grupist. Cuevase dissertatsioon käsitles Luque esimese patendi konstrueerimist aastast 1976, mida oma transistorilaadse npn-struktuuri tõttu nimetati "transrakuks". Egureni dissertatsioon keskendus Luque teise patendi demonstreerimisele aastast 1977, mis kirjeldas npp+ dopeerimisprofiili, kus pp+ isotoopühendus asub elemendi tagumise pinna kõrval, luues päikesepatareide tehnoloogias nn "tagumise pinna välja" (BSF). See töö viis mitmete publikatsioonide ja täiendavate patentideni. Eelkõige oli oluline p-dopingu vähendamise kasulik mõju baasis, kuna emitteri ülemineku (eesmise pn-ülemineku) pinge langust kompenseeris pinge tõus tagumise isotüüpse ülemineku juures, võimaldades samal ajal vähemuslaengukandjate suuremat difusioonipikkust, mis suurendab voolu väljundit kahepoolse valgustuse korral. Sangradori väitekirjas ja kolmandas arenduslähenemisviisis Madridi Tehnikaülikoolis pakuti välja nn vertikaalne, servast valgustatud mitme üleminekuga päikesepatarei, milles p+nn+ elemendid on virnastatud ja ühendatud järjestikku ning valgustatud servadest. Need on kõrgepinge elemendid, mis ei vaja voolu genereerimiseks pinnapealset metallvõrku.
Biplaaniliste päikesepatareide peamised eelised
Täiendavad energiatootmise eelised: Võrreldes P-tüüpi päikesepatareidega on N-tüüpi päikesepatareidel tavaliselt märkimisväärselt suurem efektiivsus. Kahepoolsed päikesepatareid oma kahepoolse tootmisvõimsuse ja suurema süsteemi efektiivsusega pakuvad laiemat rakendusvõimalust ning sobivad eriti hästi tugeva lumesajuga piirkondadesse ja hajutatud tootmissüsteemidesse, nagu katused, aiad ja mürabarjäärid.
Elemendi tagumise külje efektiivsus võib ulatuda üle 19% ja langevaid tagakiirte abil saab süsteemi genereerimisvõimsust parandada, kusjuures võimsuse suurenemine pinnaühiku kohta on kuni 10% ~ 30%.
Kahepoolsete elementide tehnoloogiaga klaasmoodul püüab valgust nii mooduli esi- kui ka tagaküljelt. Valguse püüdmise suurendamine parandab mooduli efektiivsust. Mooduli aktiivse tagakülje kaudu on võimalik saavutada kuni 360 Wp koguvõimsust (290 Wp ainult esiküljel / kokku 320–360 Wp).
Efektiivsuse kasv sõltub kiirgusolukorrast (atmosfäär ja taust).
Kahepoolsete päikesemoodulitega päikesesüsteem - näide
1979. aastal muudeti pooljuhtide labor Päikeseenergia Instituudiks (IES-UPM), mis Luque juhtimisel jätkas intensiivset kahepoolsete päikesepatareide uurimistööd 21. sajandi esimesel kümnendil. Näiteks 1994. aastal arendasid ja tootsid kaks Päikeseenergia Instituudi Brasiilia doktoranti, Adriano Moehlecke ja Izete Zanesco, koos Luquega kahepoolse päikesepatarei, mille efektiivsus oli esiküljel 18,1% ja tagaküljel 19,1%; kahepoolsete päikesepatareide rekord 103% (sel ajal oli ühepoolsete päikesepatareide rekordiline efektiivsus veidi alla 22%).
📣 Õiged ja sobivad päikesemoodulid tööstusele, jaekaubandusele ja omavalitsustele
Kõik ühest allikast: päikesepaneelide lahendused, mis on spetsiaalselt kohandatud teie fotogalvaanilisele süsteemile! Refinantseerige või kompenseerige oma tulevikku oma elektritootmisega.
🎯 Päikesepaneelide paigaldajatele, torulukkseppadele, elektrikutele ja katusepanijatele
Konsultatsioon ja planeerimine koos mittesiduva kuluhinnanguga. Ühendame teid tugevate partneritega fotogalvaanika valdkonnas.
👨🏻 👩🏻 👴🏻 👵🏻 Eramajapidamistele
Meil on regionaalne esindus kogu saksakeelses maailmas. Meil on usaldusväärsed partnerid, kes teid nõustavad ja teie soovid ellu viivad.
- Fotogalvaanika planeerimine ladudele, ärihoonetele ja tööstushoonetele
- Tööstusettevõte: fotogalvaanilise avatud väljaku või avatud ala süsteemi planeerimine
- Päikeseenergia süsteemide planeerimine fotogalvaaniliste lahendustega kaubaveoettevõtetele ja lepingulisele logistikale
- B2B päikesesüsteemid ja fotogalvaanilised lahendused ning konsultatsioonid
Päikesepaneelide konsultatsioon Xpert.Solariga – abi ja nõuanded õige ja sobiva päikesepaneeli valimiseks
Konrad Wolfenstein
Mul oleks hea meel olla teie isiklik nõustaja.
Võite minuga ühendust võtta, täites alloleva kontaktvormi või helistades mulle numbril +49 7348 4088 965 .
Ootan põnevusega meie ühist projekti.
Kirjuta mulle
Xpert.Digital – Konrad Wolfenstein
Xpert.Digital on tööstuskeskus, mis keskendub digitaliseerimisele, masinaehitusele, logistikale/siselogistikale ja fotogalvaanikale.
Meie 360° äriarenduslahendusega toetame tuntud ettevõtteid alates uutest klientidest kuni järelmüügini.
Turu-uuring, s-turundus, turunduse automatiseerimine, sisu loomine, suhtekorraldus, meilikampaaniad, personaalne sotsiaalmeedia ja müügivihjete haldamine on osa meie digitaalsetest tööriistadest.
Lisateavet leiate aadressilt: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus
Hoidke ühendust
