BSC – Bifacial Solar Cells: Historia dwustronnych lub dwupowierzchniowych ogniw słonecznych

Opublikowano: 22 stycznia 2022 / Aktualizacja od: 24 lutego 2023 r. - Autor: Konrad Wolfenstein

Historia dwustronnego lub dwupowierzchniowego ogniwa słonecznego – Zdjęcie: Xpert.Digital / Sunward Art|Shutterstock.com

Krzemowe ogniwo słoneczne zostało po raz pierwszy opatentowane przez Russella Ohla w 1946 r. podczas pracy w Bell Labs i zademonstrowane publicznie przez Fullera, Chapina i Pearsona w tym samym ośrodku badawczym w 1954 r.; Jednak te początkowe propozycje dotyczyły komórek jednofazowych, których tył nie miał być aktywny.

Pierwsze teoretycznie zaproponowane dwustronne ogniwo słoneczne można znaleźć w japońskim patencie z datą pierwszeństwa 4 października 1960 r. Hiroshiego Mori, który pracował dla firmy Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha (Hayakawa Electric Industry Co. Ltd.), która później opracowała do dzisiejszej Sharp Corporation. Proponowane ogniwo miało konstrukcję dwukomórkową PNP z elektrodami kontaktowymi na dwóch przeciwległych krawędziach.

Jednak pierwsze demonstracje dwustronnych ogniw i paneli słonecznych przeprowadzono w ramach radzieckiego programu kosmicznego na wojskowych stacjach kosmicznych LEO Salut 3 (1974) i Salut 5 (1976). Te dwustronne ogniwa słoneczne zostały opracowane przez Bordinę i in. opracowany i wyprodukowany w VNIIT (Ogólnounijny Instytut Badań nad Źródłami Energii) w Moskwie, który w 1975 roku stał się rosyjskim producentem ogniw słonecznych KVANT. W 1974 roku zespół ten złożył patent w USA, proponując ogniwa w postaci mini-równoległych rurek o maksymalnych wymiarach 1 mm x 1 mm x 1 mm, połączonych szeregowo w celu uzyskania 100 ogniw/cm2. Podobnie jak w przypadku dzisiejszych BSC, zaproponowali zastosowanie związków izotypowych pp+ w pobliżu jednej z powierzchni odbierających światło. W Salut 3 małe panele eksperymentalne o łącznej powierzchni komórek 24 cm2 wykazały wzrost produkcji energii na obrót satelity ze względu na albedo Ziemi aż o 34% w porównaniu z ówczesnymi panelami jednofazowymi. Podczas lotu stacji kosmicznej Salut 5 zaobserwowano wzrost o 17-45% przy zastosowaniu paneli dwustronnych (0,48 m2 - 40 W).

Równolegle z tymi rosyjskimi badaniami, po drugiej stronie żelaznej kurtyny, laboratorium półprzewodników Szkoły Inżynierii Telekomunikacyjnej Politechniki w Madrycie, kierowane przez profesora Antonio Luque, niezależnie realizuje kompleksowy program badawczy mający na celu opracowanie rozwiązań mających zastosowanie przemysłowe dwustronne ogniwa słoneczne. Chociaż patent Moriego i prototypy VNIIT-KVANT w statku kosmicznym opierały się na maleńkich ogniwach bez metalowej siatki na powierzchni i dlatego były misternie połączone, bardziej w stylu urządzeń mikroelektronicznych niż na ich wczesnych etapach, Luque będzie miał dwa hiszpańskie patenty w latach 1976 i 1977 oraz jeden w Stanach Zjednoczonych w 1977 r., które były prekursorami nowoczesnych komórek dwustronnych. Patenty Luque były pierwszymi, w których zaproponowano BSC z jednym ogniwem na płytkę krzemową, tak jak miało to miejsce w przypadku ogniw jednofazowych wówczas i nadal ma to miejsce dzisiaj, z metalowymi siatkami na obu powierzchniach. Rozważali zarówno strukturę npp+, jak i struktury pnp.

Rozwój BSC w laboratorium półprzewodnikowym został rozwiązany w potrójnym podejściu, co doprowadziło do trzech doktorantów, napisanych przez Andrésa Cuevasa (1980), Javiera Eguren (1981) i Jesús Sangrador (1982), a pierwsze dwa z Luque było poszukiwane przez Dr. Dr. Gabriel Sala z tej samej grupy. Teza doktorska przez Cuevas polegała na budowie pierwszego patentu Luque z 1976 r., Który był określany jako „transcel” ze względu na jej strukturę NPN podobną do tranzystora. W swojej rozprawie Egure poradził sobie z demonstracją drugiego patentu Luque z 1977 r. Z profilem kropkowania NPP+, w którym jest przejście PP+Isotopia obok ogniwa, które tworzy to, co zwykle nazywane jest „pole powierzchni tylnej” (BSF) w technologii ogniw słonecznych. Ta praca doprowadziła do kilku publikacji i dodatkowych patentów. W szczególności korzystny efekt zmniejszania domieszkowania p w podstawie, w której zmniejszenie napięcia w przejściu emitera (przejście przednie PN) zostało skompensowane przez zwiększenie napięcia w obłokieniu tylnego izotypowego przejścia. W rozprawie Sangradora i trzeciej ścieżce rozwoju na Uniwersytecie Technicznym w Madrycie zasugerowano, że pionowe, lite krawędzi wielokrotne ogniwa słoneczne, które nie wymagają komórek o wysokim napięciu, które nie wymagają żadnej powierzchniowej metalowej piki.

W 1979 roku laboratorium półprzewodników zostało przekształcone w Instytut Energii Słonecznej (IES-UPM), który pod przewodnictwem Luque’a kontynuował intensywne badania nad dwustronnymi ogniwami słonecznymi aż do pierwszej dekady XXI w. Przykładowo w 1994 r. dwóch brazylijskich absolwentów Instytutu Energii Słonecznej w Adriano opracowało i wyprodukowało firmę Moehlecke, a Izete Zanesco wraz z Luque opracowali dwustronne ogniwo słoneczne, które osiągało wydajność 18,1% z przodu i 19,1% z tyłu; rekord dwustronny wynoszący 103% (w tamtym czasie rekordowa wydajność ogniw jednostronnych wynosiła nieco poniżej 22%).

• Planuj fotowoltaikę dla magazynów, hal handlowych i przemysłowych
• Zakład przemysłowy: Zaplanuj fotowoltaiczny system na wolnym powietrzu lub system na otwartej przestrzeni
• Planuj systemy fotowoltaiczne z rozwiązaniami fotowoltaicznymi dla spedycji i logistyki kontraktowej
• Systemy fotowoltaiczne B2B oraz rozwiązania i doradztwo fotowoltaiczne

• Zbuduj i zaplanuj wiatę fotowoltaiczną

Doradztwo w zakresie modułów fotowoltaicznych z Xpert.Solar – pomoc i wskazówki dotyczące odpowiedniego i odpowiedniego modułu fotowoltaicznego

Konrada Wolfensteina

Chętnie będę Twoim osobistym doradcą.

Możesz się ze mną skontaktować wypełniając poniższy formularz kontaktowy lub po prostu dzwoniąc pod numer +49 89 89 674 804  .

Nie mogę się doczekać naszego wspólnego projektu.

Lub zarezerwuj spotkanie online tutaj (rozmowa wideo za pośrednictwem Microsoft Teams)

Xpert.Digital – Konrad Wolfenstein

Xpert.Digital to centrum przemysłu skupiające się na cyfryzacji, inżynierii mechanicznej, logistyce/intralogistyce i fotowoltaice.

Dzięki naszemu rozwiązaniu do rozwoju biznesu 360° wspieramy znane firmy od rozpoczęcia nowej działalności po sprzedaż posprzedażną.

Wywiad rynkowy, smarketing, automatyzacja marketingu, tworzenie treści, PR, kampanie pocztowe, spersonalizowane media społecznościowe i pielęgnacja leadów to część naszych narzędzi cyfrowych.

Więcej informacji znajdziesz na: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus

Źródło *21012022-1