BSC – Sel Surya Bifasial: Sejarah sel surya bifasial atau dua permukaan

Diterbitkan pada: 22 Januari 2022 / Diperbarui pada: 24 Februari 2023 – Penulis: Konrad Wolfenstein

Sejarah sel surya bifacial atau dua permukaan – Gambar: Xpert.Digital / Sunward Art|Shutterstock.com

Sel surya silikon pertama kali dipatenkan pada tahun 1946 oleh Russell Ohl saat bekerja di Bell Labs, dan didemonstrasikan secara publik pada tahun 1954 oleh Fuller, Chapin dan Pearson di lembaga penelitian yang sama; namun, proposal awal ini adalah sel monofasial, yang bagian belakangnya tidak dimaksudkan untuk aktif.

Sel surya bifasial pertama yang diusulkan secara teoritis dapat ditemukan dalam paten Jepang tertanggal 4 Oktober 1960, karya Hiroshi Mori, yang bekerja untuk Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha (Hayakawa Electric Industry Co. Ltd.), yang kemudian menjadi Sharp Corporation. Sel yang diusulkan adalah struktur bifasial pnp dengan elektroda kontak pada dua sisi yang berlawanan.

Demonstrasi pertama sel surya dan panel bifasial, bagaimanapun, dilakukan sebagai bagian dari program luar angkasa Soviet di stasiun luar angkasa LEO militer Salyut 3 (1974) dan Salyut 5 (1976). Sel surya bifasial ini dikembangkan dan diproduksi oleh Bordina dkk. di VNIIT (Institut Penelitian Ilmiah Sumber Energi Seluruh Serikat) di Moskow, yang kemudian menjadi produsen sel surya Rusia KVANT pada tahun 1975. Pada tahun 1974, tim ini mengajukan paten AS yang mengusulkan sel-sel tersebut dalam bentuk pipa paralel mini dengan ukuran maksimum 1 mm x 1 mm x 1 mm, yang dihubungkan secara seri untuk mencapai kepadatan 100 sel/cm². Seperti halnya BSC saat ini, mereka mengusulkan penggunaan senyawa pp+ isotipik di dekat salah satu permukaan penerima cahaya. Pada Salyut 3, panel eksperimental kecil dengan luas sel total 24 cm² menunjukkan peningkatan produksi energi per orbit satelit hingga 34% dibandingkan panel monofasial yang digunakan saat itu, akibat albedo Bumi. Selama penerbangan stasiun luar angkasa Salyut 5, peningkatan sebesar 17–45% diamati melalui penggunaan panel bifasial (0,48 m² – 40 W).

Sejalan dengan penelitian Rusia ini, di balik Tirai Besi, laboratorium semikonduktor di Sekolah Teknik Telekomunikasi Universitas Teknik Madrid, di bawah arahan Profesor Antonio Luque, secara independen menjalankan program penelitian komprehensif untuk mengembangkan sel surya bifasial yang dapat diaplikasikan secara industri. Paten Mori dan prototipe pesawat ruang angkasa VNIIT-KVANT didasarkan pada sel-sel kecil tanpa kisi logam di permukaannya sehingga saling terhubung secara kompleks, lebih menyerupai perangkat mikroelektronika pada masa awal perkembangannya. Luque mengajukan dua paten di Spanyol pada tahun 1976 dan 1977, serta satu paten di Amerika Serikat pada tahun 1977, yang merupakan cikal bakal sel bifasial modern. Paten Luque adalah yang pertama kali mengusulkan BSC dengan satu sel per wafer silikon, seperti halnya sel monofasial pada saat itu dan masih berlaku hingga saat ini, dengan kisi logam di kedua permukaannya. Paten tersebut mempertimbangkan struktur npp+ dan pnp.

Pengembangan BSC di laboratorium semikonduktor didekati dengan pendekatan tiga arah, menghasilkan tiga disertasi doktoral oleh Andrés Cuevas (1980), Javier Eguren (1981), dan Jesús Sangrador (1982). Dua disertasi pertama dibimbing oleh Luque, dan disertasi ketiga oleh Dr. Gabriel Sala dari kelompok yang sama. Disertasi Cuevas melibatkan konstruksi paten pertama Luque dari tahun 1976, yang, karena struktur npn-nya yang menyerupai transistor, disebut "transcell". Disertasi Eguren berfokus pada demonstrasi paten kedua Luque dari tahun 1977, yang menampilkan profil doping npp+ di mana sambungan isotop pp+ terletak berdekatan dengan permukaan belakang sel, menciptakan apa yang biasa disebut sebagai "medan permukaan belakang" (BSF) dalam teknologi sel surya. Karya ini menghasilkan beberapa publikasi dan paten tambahan. Secara khusus, efek menguntungkan dari pengurangan doping-p pada basis sangat signifikan, karena penurunan tegangan pada sambungan emitor (sambungan p-n depan) dikompensasi oleh peningkatan tegangan pada sambungan isotipik belakang, sekaligus memungkinkan panjang difusi pembawa minoritas yang lebih panjang, yang meningkatkan keluaran arus di bawah iluminasi bifasial. Dalam disertasi Sangrador dan pendekatan pengembangan ketiga di Universitas Teknik Madrid, diusulkan sel surya multi-sambungan vertikal beriluminasi tepi, di mana sel-sel p+nn+ ditumpuk dan dihubungkan secara seri dan disinari dari tepinya. Sel-sel ini merupakan sel tegangan tinggi yang tidak memerlukan kisi logam permukaan untuk pembangkitan arus.

Pada tahun 1979, laboratorium semikonduktor diubah menjadi Institut Energi Surya (IES-UPM). Dengan Luque sebagai direktur pertamanya, IES-UPM melanjutkan penelitian intensif sel surya bifasial hingga dekade pertama abad ke-21. Sebagai contoh, pada tahun 1994, dua mahasiswa doktoral Brasil di Institut Energi Surya, Adriano Moehlecke dan Izete Zanesco, bersama Luque, mengembangkan dan memproduksi sel surya bifasial yang mencapai efisiensi 18,1% di bagian depan dan 19,1% di bagian belakang; rekor efisiensi bifasial sebesar 103% (pada saat itu, rekor efisiensi untuk sel monofasial hanya di bawah 22%).

• Rencanakan fotovoltaik untuk gudang, ruang komersial dan ruang industri
• Pabrik industri: Rencanakan sistem fotovoltaik terbuka atau sistem ruang terbuka
• Rencanakan tata surya dengan solusi fotovoltaik untuk pengiriman barang dan logistik kontrak
• Tata surya B2B dan solusi & saran fotovoltaik

• Membangun dan merencanakan carport surya

Konsultasi modul surya dengan Xpert.Solar – bantuan & kiat untuk memilih modul surya yang tepat dan sesuai

Konrad Wolfenstein

Saya akan dengan senang hati menjadi penasihat pribadi Anda.

Anda dapat menghubungi saya dengan mengisi formulir kontak di bawah ini atau cukup hubungi saya di +49 89 89 674 804  .

Saya menantikan proyek bersama kita.

Atau pesan janji temu online di sini (panggilan video melalui Microsoft Teams)

Xpert.Digital – Konrad Wolfenstein

Xpert.Digital adalah pusat industri dengan fokus pada digitalisasi, teknik mesin, logistik/intralogistik, dan fotovoltaik.

Dengan solusi pengembangan bisnis 360°, kami mendukung perusahaan terkenal mulai dari bisnis baru hingga purna jual.

Kecerdasan pasar, pemasaran, otomasi pemasaran, pengembangan konten, PR, kampanye surat, media sosial yang dipersonalisasi, dan pemeliharaan prospek adalah bagian dari alat digital kami.

Anda dapat mengetahui lebih lanjut di: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus

Sumber *21012022-1