BSC – Células Solares Bifaciais: História da célula solar bifacial ou de duas superfícies

Uma célula solar de silício foi patenteada pela primeira vez por Russell Ohl em 1946 enquanto trabalhava no Bell Labs e demonstrada publicamente por Fuller, Chapin e Pearson no mesmo centro de pesquisa em 1954; No entanto, estas propostas iniciais envolviam células monofaciais, cujo dorso não se destinava a ser ativo.

A primeira célula solar bifacial proposta teoricamente pode ser encontrada em uma patente japonesa com data de prioridade de 4 de outubro de 1960 de Hiroshi Mori, que trabalhou para a empresa Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha (Hayakawa Electric Industry Co. Ltd.), que mais tarde desenvolveu na atual Sharp Corporation. A célula proposta era uma estrutura de célula dupla PNP com eletrodos de contato em duas bordas opostas.

No entanto, as primeiras demonstrações de células e painéis solares bifaciais foram realizadas como parte do programa espacial soviético nas estações espaciais militares LEO Salyut 3 (1974) e Salyut 5 (1976). Estas células solares bifaciais foram desenvolvidas por Bordina et al. desenvolvido e fabricado no VNIIT (All Union Scientific Research Institute of Energy Sources) em Moscou, que se tornou o fabricante russo de células solares KVANT em 1975. Em 1974, esta equipe registrou uma patente nos EUA propondo as células na forma de minitubos paralelos com tamanho máximo de 1 mm x 1 mm x 1 mm, conectados em série para fornecer 100 células/cm2. Tal como acontece com os BSCs de hoje, eles propuseram o uso de compostos isotípicos pp+ perto de uma das superfícies receptoras de luz. Na Salyut 3, pequenos painéis experimentais com área celular total de 24 cm2 mostraram um aumento na produção de energia por revolução do satélite devido ao albedo da Terra em até 34% em comparação com os painéis monofaciais da época. Durante o voo da estação espacial Salyut 5, foi observado um ganho de 17-45% utilizando painéis bifaciais (0,48 m2 - 40 W).

Paralelamente a esta investigação russa, do outro lado da Cortina de Ferro, o laboratório de semicondutores da Escola de Engenharia de Telecomunicações da Universidade Técnica de Madrid, liderado pelo Professor Antonio Luque, está a realizar de forma independente um programa de investigação abrangente para desenvolver aplicações industrialmente aplicáveis. células solares bifaciais. Embora a patente de Mori e os protótipos VNIIT-KVANT na espaçonave fossem baseados em células minúsculas sem nenhuma grade metálica na superfície e, portanto, estivessem intrinsecamente conectados, mais no estilo dos dispositivos microeletrônicos do que em seus estágios iniciais, Luque terá duas patentes espanholas. em 1976 e 1977 e um nos Estados Unidos em 1977, que foram precursores das células bifaciais modernas. As patentes de Luque foram as primeiras a propor BSCs com uma célula por pastilha de silício, como acontecia com as células monofaciais na época e ainda hoje, com grades metálicas em ambas as superfícies. Eles consideraram tanto a estrutura npp+ quanto as estruturas pnp.

O desenvolvimento de BSCs no laboratório de semicondutores foi abordado em uma abordagem tripla, resultando em três teses de doutorado, de autoria de Andrés Cuevas (1980), Javier Eguren (1981) e Jesús Sangrador (1982), as duas primeiras orientadas por Luque e o terceiro pelo Dr. Gabriel Sala do mesmo grupo. O trabalho de doutorado de Cuevas consistiu na construção da primeira patente de Luque em 1976, que foi chamada de "transcélula" devido à sua estrutura npn semelhante a um transistor. Em sua dissertação, Eguren abordou a demonstração da segunda patente de Luque de 1977 com um perfil de dopagem npp+ no qual a junção isotópica pp+ fica adjacente à parte traseira da célula, criando o que é comumente referido na tecnologia de células solares como "campo de superfície posterior ( BSF). Este trabalho resultou em diversas publicações e patentes adicionais. Em particular, o efeito benéfico da redução da dopagem p na base, onde a redução da tensão na junção emissora (junção pn frontal) foi compensada por um aumento de tensão na junção isotípica traseira, permitindo ao mesmo tempo uma maior comprimento de difusão de portadores minoritários, o que aumenta a potência com iluminação bifacial. A dissertação de Sangrador e o terceiro caminho de desenvolvimento na Universidade Técnica de Madrid propôs a chamada célula solar vertical de junção múltipla com iluminação de borda, na qual p+nn+ são empilhados e conectados em série e iluminados a partir de suas bordas, que são células de alta tensão que não requerem uma rede metálica de superfície requerem geração de eletricidade.

Em 1979, o laboratório de semicondutores foi transformado no Instituto de Energia Solar (IES-UPM), que, tendo Luque como primeiro diretor, continuou a pesquisa intensiva em células solares bifaciais até a primeira década do século 21. Por exemplo, em 1994 , dois estudantes brasileiros de pós-graduação do Instituto de Energia Solar, Adriano, desenvolveram e produziram Moehlecke e Izete Zanesco, juntamente com Luque, desenvolveram uma célula solar bifacial que apresentou desempenho de 18,1% na frente e 19,1% na parte traseira; um recorde bifacial de 103% (na época, o recorde de eficiência para células monofaciais era pouco menos de 22%).

 

 

• Planeje energia fotovoltaica para armazéns, pavilhões comerciais e pavilhões industriais
• Planta industrial: Planeje um sistema fotovoltaico ao ar livre ou sistema de espaço aberto
• Planeje sistemas solares com soluções fotovoltaicas para agenciamento de cargas e logística contratual
• Sistemas solares B2B e soluções e consultoria fotovoltaica

• Construir e planejar garagem solar

Aconselhamento sobre módulos solares com Xpert.Solar – ajuda e dicas para o módulo solar certo e adequado

Ficarei feliz em servir como seu conselheiro pessoal.

Você pode entrar em contato comigo preenchendo o formulário de contato abaixo ou simplesmente ligando para +49 89 89 674 804  .

Estou ansioso pelo nosso projeto conjunto.

 

 

Xpert.Digital – Konrad Wolfenstein

Xpert.Digital é um hub para a indústria com foco em digitalização, engenharia mecânica, logística/intralogística e energia fotovoltaica.

Com nossa solução de desenvolvimento de negócios 360°, apoiamos empresas conhecidas, desde novos negócios até o pós-venda.

Inteligência de mercado, smarketing, automação de marketing, desenvolvimento de conteúdo, PR, campanhas por email, mídias sociais personalizadas e nutrição de leads fazem parte de nossas ferramentas digitais.

Você pode descobrir mais em: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus