बीएससी - बाइफेसियल सोलर सेल: बाइफेसियल या दो-सतह सौर सेल का इतिहास

पर प्रकाशित: 22 जनवरी, 2022 / अपडेट से: 24 फरवरी, 2023 - लेखक: कोनराड वोल्फेंस्टीन

द्विफलकीय या दो-सतह सौर सेल का इतिहास - छवि: Xpert.Digital / Sunward Art|Shutterstock.com

एक सिलिकॉन सौर सेल का पहली बार 1946 में बेल लैब्स में काम करते समय रसेल ओहल द्वारा पेटेंट कराया गया था और 1954 में उसी अनुसंधान सुविधा में फुलर, चैपिन और पियर्सन द्वारा सार्वजनिक रूप से प्रदर्शित किया गया था; हालाँकि, इन प्रारंभिक प्रस्तावों में मोनोफेशियल कोशिकाएँ शामिल थीं, जिनका पिछला भाग सक्रिय होने का इरादा नहीं था।

पहला सैद्धांतिक रूप से प्रस्तावित बाइफेशियल सौर सेल 4 अक्टूबर 1960 की प्राथमिकता तिथि वाले जापानी पेटेंट में पाया जा सकता है, जिसे हिरोशी मोरी ने लिखा था, जिन्होंने कंपनी हयाकावा डेन्की कोग्यो काबुशिकी कैशा (हयाकावा इलेक्ट्रिक इंडस्ट्री कंपनी लिमिटेड) के लिए काम किया था, जो बाद में विकसित हुई। आज के शार्प कॉरपोरेशन में। प्रस्तावित सेल एक पीएनपी दोहरी सेल संरचना थी जिसमें दो विपरीत किनारों पर संपर्क इलेक्ट्रोड थे।

हालाँकि, सैन्य LEO अंतरिक्ष स्टेशनों सैल्युट 3 (1974) और सैल्यूट 5 (1976) में सोवियत अंतरिक्ष कार्यक्रम के हिस्से के रूप में बाइफेसियल सौर कोशिकाओं और पैनलों का पहला प्रदर्शन किया गया था। ये बाइफेशियल सौर सेल बोर्डिना एट अल द्वारा विकसित किए गए थे। मॉस्को में VNIIT (ऑल यूनियन साइंटिफिक रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ एनर्जी सोर्सेज) में विकसित और निर्मित किया गया, जो 1975 में रूसी सौर सेल निर्माता KVANT बन गया। 1974 में, इस टीम ने एक अमेरिकी पेटेंट दायर किया जिसमें कोशिकाओं को 1 मिमी x 1 मिमी x 1 मिमी के अधिकतम आकार के साथ मिनी-समानांतर पाइप के रूप में प्रस्तावित किया गया था, जो 100 कोशिकाएं/सेमी2 प्रदान करने के लिए श्रृंखला में जुड़े हुए थे। आज के बीएससी की तरह, उन्होंने प्रकाश प्राप्त करने वाली सतहों में से एक के पास आइसोटाइपिक यौगिकों पीपी+ के उपयोग का प्रस्ताव दिया। सैल्यूट 3 में, 24 सेमी2 के कुल सेल क्षेत्र वाले छोटे प्रयोगात्मक पैनलों ने उस समय के मोनोफेशियल पैनलों की तुलना में पृथ्वी के अल्बेडो के कारण प्रति उपग्रह क्रांति में ऊर्जा उत्पादन में 34% तक की वृद्धि देखी। सैल्युट 5 अंतरिक्ष स्टेशन की उड़ान के दौरान, बाइफेशियल पैनल (0.48 एम2 - 40 डब्ल्यू) का उपयोग करके 17-45% की वृद्धि देखी गई।

इस रूसी शोध के समानांतर, आयरन कर्टन के दूसरी ओर, मैड्रिड के तकनीकी विश्वविद्यालय के दूरसंचार इंजीनियरिंग स्कूल की अर्धचालक प्रयोगशाला, प्रोफेसर एंटोनियो ल्यूक के नेतृत्व में, औद्योगिक रूप से लागू करने के लिए स्वतंत्र रूप से एक व्यापक शोध कार्यक्रम चला रही है। द्विभाजित सौर सेल. जबकि मोरी का पेटेंट और अंतरिक्ष यान में VNIIT-KVANT प्रोटोटाइप छोटी कोशिकाओं पर आधारित थे जिनकी सतह पर कोई धातु ग्रिड नहीं था और इसलिए वे जटिल रूप से जुड़े हुए थे, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की शैली में उनके प्रारंभिक चरण में, ल्यूक के पास दो स्पेनिश पेटेंट होंगे 1976 और 1977 में और संयुक्त राज्य अमेरिका में 1977 में एक, जो आधुनिक बिफेशियल कोशिकाओं के अग्रदूत थे। ल्यूक के पेटेंट प्रति सिलिकॉन वेफर में एक सेल के साथ बीएससी का प्रस्ताव करने वाले पहले व्यक्ति थे, जैसा कि मोनोफेशियल कोशिकाओं के मामले में तब था और आज भी है, दोनों सतहों पर धातु ग्रिड के साथ। उन्होंने एनपीपी+ संरचना और पीएनपी संरचना दोनों पर विचार किया।

सेमीकंडक्टर प्रयोगशाला में बीएससी के विकास को एक ट्रिपल दृष्टिकोण से निपटाया गया था, जिसके कारण एंड्रेस क्यूवास (1980), जेवियर एगुरेन (1981) और जेसुस संगरदोर (1982) द्वारा लिखे गए तीन डॉक्टरेट शोध के कारण, ल्यूक के पहले दो को देखा जा रहा था। उसी समूह से गेब्रियल साला। क्यूवास द्वारा डॉक्टरेट थीसिस में 1976 से ल्यूक के पहले पेटेंट का निर्माण शामिल था, जिसे इसके ट्रांजिस्टर-जैसे एनपीएन संरचना के कारण "ट्रांससेल" के रूप में संदर्भित किया गया था। अपने शोध प्रबंध में, एग्योर ने 1977 से एक एनपीपी+डॉटिंग प्रोफ़ाइल के साथ ल्यूक के दूसरे पेटेंट के प्रदर्शन से निपटा, जिसमें सेल के पीछे पीपी+आइसोटोपिया संक्रमण है, जो सौर सेल प्रौद्योगिकी में आमतौर पर "बैक सर्फेस फील्ड" (बीएसएफ) कहा जाता है। इस काम ने कई प्रकाशनों और अतिरिक्त पेटेंट को जन्म दिया। विशेष रूप से, आधार में पी-डोपिंग को कम करने का लाभप्रद प्रभाव, जिसमें एमिटर संक्रमण (फ्रंट पीएन संक्रमण) में वोल्टेज की कमी को रियर आइसोटाइपिकल संक्रमण में वोल्टेज में वृद्धि के लिए मुआवजा दिया गया था, जबकि एक ही समय में अल्पसंख्यक वाहकों की एक उच्च प्रसार लंबाई संभव थी, जो कि बिफासिक लाइटिंग के साथ बिजली की लेवी को बढ़ाती है। मैड्रिड के तकनीकी विश्वविद्यालय में संग्रादोर के शोध प्रबंध और तीसरे विकास पथ में, सो -क्लीयर वर्टिकल, एज -लिट मल्टीपल सोलर सेल का सुझाव दिया गया था, जिसमें पी+ एनएन+ को स्टैक्ड किया जाता है और पंक्ति में बदल दिया जाता है और उनके किनारों से रोशन किया जाता है, जो कि उच्च -वॉल्टेज कोशिकाएं होती हैं, जिन्हें बिजली के लिए किसी भी सतह धातु ग्रिल की आवश्यकता नहीं होती है।

1979 में, सेमीकंडक्टर प्रयोगशाला को सौर ऊर्जा संस्थान (IES-UPM) में बदल दिया गया, जिसके पहले निदेशक के रूप में ल्यूक ने 21वीं सदी के पहले दशक तक, उदाहरण के लिए, 1994 में, द्विभाजित सौर कोशिकाओं पर गहन शोध जारी रखा सौर ऊर्जा संस्थान, एड्रियानो के दो ब्राज़ीलियाई स्नातक छात्रों ने ल्यूक के साथ मिलकर मोएहलेके और इज़ेटे ज़ेनेस्को का विकास और निर्माण किया, जिसमें एक द्विभाजित सौर सेल विकसित किया गया है जिसमें सामने की तरफ 18.1% और पीछे की तरफ 19.1% है। % प्रदर्शन किया गया; 103% का बाइफेशियल रिकॉर्ड (उस समय मोनोफेशियल कोशिकाओं के लिए रिकॉर्ड दक्षता 22% से कम थी)।

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स्रोत *21012022-1