BSC – תאים סולאריים דו-צדדיים: היסטוריה של תאי השמש הדו-צדדיים או הדו-צדדיים

פורסם בתאריך: 22 בינואר 2022 / עודכן בתאריך: 24 בפברואר 2023 – מחבר: Konrad Wolfenstein

היסטוריה של תאי השמש הדו-פאציאליים או הדו-משטחיים - תמונה: Xpert.Digital / Sunward Art|Shutterstock.com

תא סולארי מסיליקון נרשם לראשונה כפטנט בשנת 1946 על ידי ראסל אוהל בעת שעבד במעבדות בל, והוצג בפומבי בשנת 1954 על ידי פולר, צ'אפין ופירסון באותו מוסד מחקר; עם זאת, הצעות מוקדמות אלו היו תאים חד-פאציאליים, שגבם לא נועד להיות פעיל.

תא השמש הדו-פאציאלי הראשון שהוצע תיאורטית ניתן למצוא בפטנט יפני מיום 4 באוקטובר 1960, מאת הירושי מורי, שעבד עבור חברת Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha (Hayakawa Electric Industry Co. Ltd.), אשר לימים הפכה לתאגיד Sharp. התא המוצע היה מבנה דו-פאציאלי עשוי pnp עם אלקטרודות מגע בשני קצוות מנוגדים.

עם זאת, ההדגמות הראשונות של תאים סולאריים דו-פאציאליים ופאנלים בוצעו כחלק מתוכנית החלל הסובייטית בתחנות החלל הצבאיות LEO סאליוט 3 (1974) וסליוט 5 (1976). תאים סולאריים דו-פאציאליים אלה פותחו ויוצרו על ידי בורדינה ועמיתיו ב-VNIIT (מכון המחקר המדעי של כל האיחוד למקורות אנרגיה) במוסקבה, שהפך ליצרן תאי הסולאריים הרוסי KVANT בשנת 1975. בשנת 1974, צוות זה הגיש פטנט אמריקאי והציע את התאים בצורה של צינורות מיני-מקבילים בגודל מרבי של 1 מ"מ x 1 מ"מ x 1 מ"מ, המחוברים בטור כדי להשיג צפיפות של 100 תאים/סמ"ר. כמו בתחנות החלל הסולאריות הדו-פאציאליות של ימינו, הם הציעו שימוש בתרכובות pp+ איזוטיפיות ליד אחד המשטחים קולטי האור. בתחנת החלל סאליוט 3, פאנלים ניסיוניים קטנים בעלי שטח תאים כולל של 24 סמ"ר הראו עלייה של עד 34% בייצור האנרגיה לכל מסלול סביב לוויין בהשוואה לפאנלים החד-פאציאליים שהיו בשימוש באותה תקופה, עקב האלבדו של כדור הארץ. במהלך טיסת תחנת החלל סאליוט 5 נצפתה עלייה של 17-45% באמצעות שימוש בפאנלים דו-פאציאליים (0.48 מ"ר - 40 וואט).

במקביל למחקר רוסי זה, בצד השני של מסך הברזל, מעבדת המוליכים למחצה של בית הספר להנדסת טלקומוניקציה באוניברסיטה הטכנית של מדריד, בניהולו של פרופסור אנטוניו לוקה, ניהלה באופן עצמאי תוכנית מחקר מקיפה לפיתוח תאים סולאריים דו-פאציאליים הניתנים ליישום תעשייתית. בעוד שהפטנט של מורי ואבות הטיפוס של חללית VNIIT-KVANT התבססו על תאים זעירים ללא רשת מתכת על פני השטח שלהם ולכן היו מחוברים זה לזה באופן מורכב, יותר בסגנון המכשירים המיקרואלקטרוניים שהיו אז בחיתוליהם, לוקה הגיש שני פטנטים ספרדיים ב-1976 וב-1977 ואחד בארצות הברית ב-1977, שהיו קודמי תאים דו-פאציאליים מודרניים. הפטנטים של לוקה היו הראשונים שהציעו תאי BSC עם תא אחד לכל פרוסת סיליקון, כפי שהיה במקרה של תאים חד-פאציאליים באותה תקופה ועדיין קורה כיום, עם רשתות מתכת על שני המשטחים. הם שקלו גם מבנים של npp+ וגם של pnp.

פיתוח תאי BSC במעבדת מוליכים למחצה נבחן באופן משולש, וכתוצאה מכך נכתבו שלוש עבודות דוקטורט מאת אנדרס קואבס (1980), חאבייר אגורן (1981) וחסוס סנגראדור (1982). שתי הראשונות היו תחת פיקוחו של לוקה, והשלישית הייתה תחת פיקוחו של ד"ר גבריאל סאלה מאותה קבוצה. עבודת הדוקטורט של קואבס עסקה בבניית הפטנט הראשון של לוקה משנת 1976, אשר בשל מבנה ה-npn הדומה לטרנזיסטור שלו, נקרא "טרנסל". עבודת הדוקטורט של אגורן התמקדה בהדגמת הפטנט השני של לוקה משנת 1977, הכולל פרופיל סימום npp+ שבו צומת האיזוטופים pp+ ממוקם בסמוך לפני השטח האחוריים של התא, ויוצר את מה שמכונה בדרך כלל "שדה פני השטח האחוריים" (BSF) בטכנולוגיית תאים סולאריים. עבודה זו הובילה למספר פרסומים ופטנטים נוספים. בפרט, ההשפעה המיטיבה של הפחתת סימום ה-p בבסיס הייתה משמעותית, שכן הפחתת המתח בצומת הפולט (צומת pn קדמי) פוצה על ידי עלייה במתח בצומת האיזוטיפי האחורי, ובמקביל אפשרה אורך דיפוזיה גדול יותר של נושאי מטען מיעוט, מה שמגדיל את תפוקת הזרם תחת תאורה דו-פאציאלית. בעבודת המחקר של סנגדור ובגישת הפיתוח השלישית באוניברסיטה הטכנית של מדריד, הוצע תא סולארי רב-צומתים אנכי ומואר בקצה, שבו תאי p+nn+ נערמים ומחוברים בטור ומוארים מקצוותיהם. אלו הם תאים בעלי מתח גבוה שאינם דורשים רשת מתכת עילית לייצור זרם.

בשנת 1979, מעבדת המוליכים למחצה הפכה למכון לאנרגיה סולארית (IES-UPM), אשר, עם לוקה כמנהלו הראשון, המשיך במחקר אינטנסיבי על תאים סולאריים דו-פאציאליים בעשור הראשון של המאה ה-21. לדוגמה, בשנת 1994, שני דוקטורנטים ברזילאים במכון לאנרגיה סולארית, אדריאנו מוהלקה ואיזטה זנסקו, יחד עם לוקה, פיתחו וייצרו תא סולארי דו-פאציאלי שהשיג יעילות של 18.1% בחזית ו-19.1% בגב; שיא דו-פאציאלי של 103% (באותה תקופה, יעילות השיא עבור תאים חד-פאציאליים הייתה קצת פחות מ-22%).

• פוטו -וולטאים במחסנים, ברים מסחריים ואולמות תעשייתיים
• מערכת תעשייתית: תכנן מערכת חיצונית פוטו -וולטאית או מערכת שטח פתוחה
• מערכות סולאריות עם פתרונות פוטו -וולטאים לתוכנית המועדים ולוגיסטיקה של חוזים
• B2B מערכות סולאריות ופתרונות וייעוץ פוטו -וולטאיקס

• לבנות ולתכנן חניון סולארי

ייעוץ לגבי מודולים סולאריים עם Xpert.Solar – עזרה וטיפים לבחירת מודול סולארי מתאים

Konrad Wolfenstein

אני שמח לעזור לך כיועץ אישי.

אתה יכול ליצור איתי קשר על ידי מילוי טופס יצירת הקשר למטה או פשוט להתקשר אליי בטלפון +49 89 89 674 804  .

אני מצפה לפרויקט המשותף שלנו.

או הזמינו פגישה מקוונת ממש כאן (שיחת וידאו באמצעות צוותי מיקרוסופט)

אקספרט.דיגיטל – Konrad Wolfenstein

Xpert.Digital הוא מוקד לתעשייה עם מיקוד, דיגיטציה, הנדסת מכונות, לוגיסטיקה/אינטרלוגיסטיקה ופוטו -וולטאים.

עם פיתרון הפיתוח העסקי של 360 ° שלנו, אנו תומכים בחברות ידועות מעסקים חדשים למכירות.

מודיעין שוק, סמוקינג, אוטומציה שיווקית, פיתוח תוכן, יחסי ציבור, קמפיינים בדואר, מדיה חברתית בהתאמה אישית וטיפוח עופרת הם חלק מהכלים הדיגיטליים שלנו.

אתה יכול למצוא עוד בכתובת: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus

מקור *21012022-1