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 bifasial 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, oleh Hiroshi Mori, yang bekerja untuk Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha (Hayakawa Electric Industry Co. Ltd.), yang kemudian menjadi Sharp Corporation. Sel yang diusulkan tersebut adalah struktur bifasial pnp dengan elektroda kontak pada dua sisi yang berlawanan.

Namun, demonstrasi pertama sel surya dan panel bifasial dilakukan sebagai bagian dari program luar angkasa Soviet di stasiun ruang 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 Seluruh Uni untuk Sumber Energi) di Moskow, yang kemudian menjadi produsen sel surya Rusia KVANT pada tahun 1975. Pada tahun 1974, tim ini mengajukan paten AS yang mengusulkan sel dalam bentuk pipa mini paralel 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 dengan panel monofasial yang digunakan pada saat itu, karena albedo Bumi. Selama penerbangan stasiun ruang angkasa Salyut 5, peningkatan sebesar 17–45% diamati melalui penggunaan panel bifasial (0,48 m² – 40 W).

Sejalan dengan penelitian Rusia ini, di sisi lain Tirai Besi, laboratorium semikonduktor Sekolah Teknik Telekomunikasi di Universitas Teknik Madrid, di bawah arahan Profesor Antonio Luque, secara independen melakukan program penelitian komprehensif untuk mengembangkan sel surya bifasial yang dapat diaplikasikan secara industri. Sementara paten Mori dan prototipe pesawat ruang angkasa VNIIT-KVANT didasarkan pada sel-sel kecil tanpa kisi logam di permukaannya dan karenanya saling terhubung secara kompleks, lebih mirip dengan perangkat mikroelektronik yang masih dalam tahap awal perkembangannya, Luque mengajukan dua paten Spanyol pada tahun 1976 dan 1977 dan satu 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 tiga pendekatan, menghasilkan tiga disertasi doktoral oleh Andrés Cuevas (1980), Javier Eguren (1981), dan Jesús Sangrador (1982). Dua yang pertama dibimbing oleh Luque, dan yang 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 mirip 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 p-doping pada basis sangat signifikan, karena pengurangan tegangan pada sambungan emitor (sambungan pn depan) dikompensasi oleh peningkatan tegangan pada sambungan isotipik belakang, sekaligus memungkinkan panjang difusi pembawa minoritas yang lebih besar, yang meningkatkan keluaran arus di bawah iluminasi bifasial. Dalam disertasi Sangrador dan pendekatan pengembangan ketiga di Universitas Teknik Madrid, sel surya multi-sambungan vertikal yang diiluminasi dari tepi diusulkan, di mana sel p+nn+ ditumpuk dan dihubungkan secara seri dan diiluminasi dari tepinya. Ini adalah sel tegangan tinggi yang tidak memerlukan kisi logam permukaan untuk pembangkitan arus.

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

• Perencanaan pemasangan panel fotovoltaik pada gudang, bangunan komersial, dan bangunan industri
• Pabrik industri: Perencanaan sistem fotovoltaik lapangan terbuka atau sistem area terbuka
• Perencanaan sistem tenaga surya dengan solusi fotovoltaik untuk perusahaan pengiriman barang dan logistik kontrak
• Solusi & Konsultasi Sistem Tenaga Surya dan Fotovoltaik B2B

• Membangun dan merencanakan carport tenaga 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 sangat menantikan proyek bersama kita.

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

Xpert.Digital – Konrad Wolfenstein

Xpert.Digital adalah pusat bagi industri yang berfokus pada digitalisasi, teknik mesin, logistik/intralogistik, dan fotovoltaik.

Dengan solusi Pengembangan Bisnis 360° kami, kami mendukung perusahaan-perusahaan ternama mulai dari bisnis baru hingga layanan purna jual.

Intelijen pasar, smarketing, otomatisasi pemasaran, pengembangan konten, PR, kampanye email, media sosial yang dipersonalisasi, dan pembinaan prospek adalah bagian dari alat digital kami.

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

Sumber *21012022-1