BSC – 両面太陽電池: 両面または両面太陽電池の歴史

シリコン太陽電池は、ベル研究所に勤務していた 1946 年にラッセル・オールによって初めて特許を取得し、1954 年に同じ研究施設でフラー、チャピン、ピアソンによって公に実証されました。 しかし、これらの最初の提案は単面細胞であり、その背面は活性化することを意図していませんでした。

最初に理論的に提案された両面受光型太陽電池は、早川電気工業株式会社（早川電気工業株式会社）に勤務していた森博志氏による優先日が 1960 年 10 月 4 日の日本の特許に記載されており、同社は後に開発されました。現在のシャープ株式会社に発展しました。 提案されたセルは、2 つの対向する端に接触電極を備えた PNP デュアルセル構造でした。

しかし、両面受光型太陽電池とパネルの最初の実証は、ソ連の宇宙計画の一環として、軍事LEO宇宙ステーションのサリュート3号（1974年）とサリュート5号（1976年）で行われた。 これらの両面受光型太陽電池は、Bordina らによって開発されました。 モスクワの VNIIT (全連合エネルギー源科学研究所) で開発および製造され、1975 年にロシアの太陽電池メーカー KVANT となりました。 1974 年、このチームは、最大サイズ 1 mm x 1 mm x 1 mm のミニ平行パイプの形のセルを直列に接続して 100 セル/cm2 を提供することを提案した米国特許を申請しました。 今日の BSC と同様に、彼らは受光面の 1 つの近くに同型化合物 pp+ を使用することを提案しました。 Salyut 3 では、総セル面積 24 cm2 の小さな実験パネルは、当時の単面パネルと比較して、地球のアルベドにより衛星 1 回転あたりのエネルギー生成が最大 34% 増加することを示しました。 サリュート 5 宇宙ステーションの飛行中、両面パネル (0.48 m2 - 40 W) を使用した場合、17 ～ 45% のゲインが観察されました。

このロシアの研究と並行して、鉄のカーテンの向こう側では、アントニオ・ルケ教授率いるマドリッド工科大学電気通信工学部の半導体研究室が、産業利用可能な半導体の開発を目的とした包括的な研究プログラムを独自に実施している。両面受光型太陽電池。 森氏の特許と宇宙船のVNIIT-KVANTプロトタイプは、表面に金属グリッドのない小さなセルに基づいており、したがって複雑に接続されており、初期段階よりもマイクロ電子デバイスのスタイルに近いものであったが、ルケ氏はスペインで2つの特許を取得することになる。 1976 年と 1977 年に米国で 1 つ、1977 年に米国で 1 つが設置され、これらは現代の両面細胞の先駆けとなりました。 Luque の特許は、当時も現在も両面に金属グリッドを備えた単面セルの場合と同様に、シリコン ウェーハごとに 1 つのセルを備えた BSC を提案した最初の特許でした。 彼らは、npp+ 構造と pnp 構造の両方を検討しました。

半導体研究室における BSC の開発は 3 つのアプローチでアプローチされ、その結果、Andrés Cuevas (1980)、Javier Eguren (1981)、Jesús Sangrador (1982) によって執筆された 3 つの博士論文が完成しました。最初の 2 つは Luque と Luque が監督し、 3番目はDr. 同グループのガブリエル・サラ。 クエバスの博士課程の仕事は、1976 年のルケの最初の特許の構築で構成されており、この特許はトランジスタに似た npn 構造のため「トランスセル」と呼ばれていました。 エグレンは論文の中で、pp+ 同位体接合がセルの背面に隣接して位置し、太陽電池技術で一般に「裏面電界」と呼ばれるものを生成する npp+ ドーピング プロファイルを備えた 1977 年のルケの 2 番目の特許の実証について取り上げました。 BSF）。 この研究はいくつかの出版物と追加の特許につながりました。 特に、ベースの p ドーピングを減らすことの有益な効果は、エミッタ接合 (前方の pn 接合) の電圧の低下が後方のアイソタイプ接合の電圧増加によって補償され、同時により高い電圧を可能にします。少数キャリアの拡散長により、両面照明による出力が増加します。 サングラドール氏の博士論文とマドリード工科大学の開発の第 3 の道筋は、いわゆる垂直エッジリット型多接合太陽電池を提案しました。この太陽電池では、p+nn+ が積み重ねられて直列に接続され、その端から照射される高電圧セルです。表面金属グリッドを必要としないものは発電を必要とします。

1979 年、半導体研究所は太陽エネルギー研究所 (IES-UPM) に改組され、ルケを初代所長として、21 世紀の最初の 10 年間まで両面受光型太陽電池の集中的な研究が続けられました。太陽エネルギー研究所の2人のブラジル人大学院生であるアドリアーノは、メーレッケとイゼテ・ザネスコを開発、製造し、ルケとともに、表面で18.1％、裏面で19.1％の性能を発揮する両面受光型太陽電池を開発した。 両面記録は 103% でした (当時、単面セルの記録効率は 22% 弱でした)。

 

 

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