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

प्रकाशित: 22 जनवरी, 2022 / अद्यतन: 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 रखा। 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 के लिए तीन-तरफा दृष्टिकोण अपनाया गया, जिसके परिणामस्वरूप तीन डॉक्टरेट थीसिस सामने आईं, जो एन्ड्रेस क्यूवास (1980), जेवियर एगुरेन (1981) और जेसुस सेंगराडोर (1982) द्वारा लिखी गईं, पहले दो की देखरेख ल्यूक और तीसरा डॉ. द्वारा उसी समूह से गेब्रियल साला। क्यूवास के डॉक्टरेट कार्य में 1976 में ल्यूक के पहले पेटेंट का निर्माण शामिल था, जिसे ट्रांजिस्टर जैसी एनपीएन संरचना के कारण "ट्रांससेल" कहा गया था। अपने शोध प्रबंध में, एगुरेन ने एनपीपी+ डोपिंग प्रोफाइल के साथ 1977 के ल्यूक के दूसरे पेटेंट के प्रदर्शन को संबोधित किया, जिसमें पीपी+ आइसोटोपिक जंक्शन सेल के पीछे के निकट स्थित होता है, जो सौर सेल प्रौद्योगिकी में आमतौर पर "बैक सरफेस फील्ड" के रूप में जाना जाता है। बीएसएफ)। इस कार्य से कई प्रकाशन और अतिरिक्त पेटेंट प्राप्त हुए। विशेष रूप से, बेस में पी-डोपिंग को कम करने का लाभकारी प्रभाव, जहां एमिटर जंक्शन (फ्रंट पीएन जंक्शन) में वोल्टेज में कमी की भरपाई पीछे के आइसोटाइपिक जंक्शन में वोल्टेज वृद्धि से की गई थी, जबकि साथ ही उच्च की अनुमति दी गई थी अल्पसंख्यक वाहकों की प्रसार लंबाई, जो द्विपक्षीय प्रकाश व्यवस्था के साथ बिजली उत्पादन को बढ़ाती है। मैड्रिड के तकनीकी विश्वविद्यालय में सेंगराडोर के शोध प्रबंध और विकास के तीसरे पथ ने तथाकथित ऊर्ध्वाधर किनारे-प्रकाश वाले मल्टीपल जंक्शन सौर सेल का प्रस्ताव दिया, जिसमें पी+एनएन+ को ढेर किया जाता है और श्रृंखला में जोड़ा जाता है और उनके किनारों से प्रकाशित किया जाता है, जो उच्च-वोल्टेज कोशिकाएं हैं जिसके लिए सतह धातु ग्रिड की आवश्यकता नहीं होती है, उसके लिए बिजली उत्पादन की आवश्यकता होती है।

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

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स्रोत *21012022-1