BSC – Celule solare bifaciale: Istoricul celulei solare bifaciale sau cu două suprafețe
Selectarea limbii 📢
Publicat pe: 22 ianuarie 2022 / Actualizat pe: 24 februarie 2023 – Autor: Konrad Wolfenstein
Istoria celulei solare bifaciale sau cu două suprafețe – Imagine: Xpert.Digital / Sunward Art|Shutterstock.com
O celulă solară din siliciu a fost brevetată pentru prima dată în 1946 de Russell Ohl în timp ce lucra la Bell Labs și demonstrată public în 1954 de Fuller, Chapin și Pearson la aceeași instituție de cercetare; cu toate acestea, aceste propuneri timpurii erau celule monofaciale, a căror parte din spate nu era destinată să fie activă.
Prima celulă solară bifacială propusă teoretic poate fi găsită într-un brevet japonez datat 4 octombrie 1960, de Hiroshi Mori, care lucra pentru Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha (Hayakawa Electric Industry Co. Ltd.), care a devenit ulterior Sharp Corporation. Celula propusă era o structură bifacială pnp cu electrozi de contact pe două margini opuse.
Primele demonstrații ale celulelor și panourilor solare bifaciale au fost efectuate însă ca parte a programului spațial sovietic pe stațiile spațiale militare LEO Saliut 3 (1974) și Saliut 5 (1976). Aceste celule solare bifaciale au fost dezvoltate și fabricate de Bordina și colab. la VNIIT (Institutul de Cercetare Științifică al Surselor de Energie al Uniunii) din Moscova, care a devenit producătorul rus de celule solare KVANT în 1975. În 1974, această echipă a depus un brevet american, propunând celulele sub formă de mini-țevi paralele cu o dimensiune maximă de 1 mm x 1 mm x 1 mm, conectate în serie pentru a obține o densitate de 100 celule/cm². Ca și în cazul celulelor solare bifaciale de bază (BSC) de astăzi, aceștia au propus utilizarea compușilor pp+ izotipici în apropierea uneia dintre suprafețele de recepție a luminii. În cadrul sondei Saliut 3, panouri experimentale mici, cu o suprafață totală a celulelor de 24 cm², au arătat o creștere a producției de energie pe orbită a satelitului de până la 34%, comparativ cu panourile monofaciale utilizate la acea vreme, datorită albedoului Pământului. În timpul zborului stației spațiale Saliut 5, s-a observat un câștig de 17-45% prin utilizarea panourilor bifaciale (0,48 m² – 40 W).
PDF-uri: Date, figuri și grafice interesante despre siliciu și litiu
- Siliciu – Descărcare PDF
- Industria litiului la nivel mondial – descărcare PDF
În paralel cu această cercetare rusească, de cealaltă parte a Cortinei de Fier, laboratorul de semiconductori al Școlii de Inginerie de Telecomunicații de la Universitatea Tehnică din Madrid, sub conducerea profesorului Antonio Luque, desfășura independent un program de cercetare cuprinzător pentru a dezvolta celule solare bifaciale aplicabile industrial. În timp ce brevetul lui Mori și prototipurile navelor spațiale VNIIT-KVANT se bazau pe celule minuscule fără o grilă metalică la suprafața lor și erau, prin urmare, interconectate complex, mai degrabă în stilul dispozitivelor microelectronice aflate atunci la începuturile lor, Luque avea să depună două brevete spaniole în 1976 și 1977 și unul în Statele Unite în 1977, care au fost precursori ai celulelor bifaciale moderne. Brevetele lui Luque au fost primele care au propus celule solare bifaciale cu o celulă per plachetă de siliciu, așa cum era cazul celulelor monofaciale la acea vreme și așa cum este și astăzi, cu grile metalice pe ambele suprafețe. Acestea au luat în considerare atât structurile npp+, cât și cele pnp.
Dezvoltarea BSC-urilor în laboratorul de semiconductori a fost abordată într-o manieră triplă, rezultând trei disertații doctorale de Andrés Cuevas (1980), Javier Eguren (1981) și Jesús Sangrador (1982). Primele două au fost supervizate de Luque, iar a treia de Dr. Gabriel Sala din același grup. Disertația lui Cuevas a implicat construirea primului brevet al lui Luque din 1976, care, datorită structurii sale npn asemănătoare unui tranzistor, a fost numit „transcell”. Disertația lui Eguren s-a concentrat pe demonstrarea celui de-al doilea brevet al lui Luque din 1977, prezentând un profil de dopare npp+ în care joncțiunea izotopică pp+ este situată adiacent suprafeței posterioare a celulei, creând ceea ce este denumit în mod obișnuit „câmpul de suprafață posterioară” (BSF) în tehnologia celulelor solare. Această lucrare a condus la mai multe publicații și brevete suplimentare. În special, efectul benefic al reducerii dopării p în bază a fost semnificativ, deoarece reducerea tensiunii la joncțiunea emitorului (joncțiunea pn frontală) a fost compensată de o creștere a tensiunii la joncțiunea izotipică din spate, permițând în același timp o lungime de difuzie mai mare a purtătorilor minoritari, ceea ce crește curentul de ieșire sub iluminare bifacială. În disertația lui Sangrador și în a treia abordare de dezvoltare de la Universitatea Tehnică din Madrid, a fost propusă așa-numita celulă solară multi-joncțiune verticală, iluminată pe margini, în care celulele p+nn+ sunt stivuite și conectate în serie și iluminate de la marginile lor. Acestea sunt celule de înaltă tensiune care nu necesită o rețea metalică de suprafață pentru generarea de curent.
Principalele avantaje ale celulelor solare biplane
Câștiguri suplimentare în generarea de energie: Comparativ cu celulele solare de tip P, celulele solare de tip N tind să crească semnificativ eficiența. Celulele solare bifaciale, cu capacitatea lor de generare bifacială și eficiența mai mare a sistemului, vor avea o perspectivă de aplicare mai largă și sunt potrivite în special pentru zonele cu ninsori abundente și sistemele de generare distribuită, cum ar fi acoperișurile, gardurile și barierele fonice.
Randamentul părții posterioare a celulei poate ajunge la peste 19%, iar fasciculele incidente pot fi utilizate pentru a îmbunătăți capacitatea de generare a sistemului, creșterea capacității pe unitatea de suprafață putând ajunge la 10% ~ 30%.
Modulul de sticlă cu tehnologie cu celule bifaciale captează lumina atât pe partea din față, cât și pe cea din spate a modulului. Creșterea captării luminii îmbunătățește eficiența modulului. Prin partea din spate activă a modulului se poate obține o putere totală de până la 360 Wp (290 Wp doar pe partea din față / 320–360 Wp în total).
Câștigul de eficiență depinde de situația radiațiilor (atmosferă și fond).
Sistem solar cu module solare bifaciale - exemplu
- Sisteme de montare solară, instalare pe acoperiș, substructură pentru module solare bifaciale – Jak76|Shutterstock.com
- Sistem de montare a substructurii pentru instalarea pe acoperiș a modulelor solare bifaciale – Jak76|Shutterstock.com
- Sistem de montare a substructurii pentru instalarea panourilor solare bifaciale pe acoperiș – Jak76|Shutterstock.com
- Soluție de instalare a panourilor solare bifaciale pe acoperiș – Jak76|Shutterstock.com
- Substructură montată pe acoperiș pentru module solare bifaciale – Jak76|Shutterstock.com
- Substructură pentru sistem de acoperiș cu panouri solare bifaciale – Jak76|Shutterstock.com
În 1979, laboratorul de semiconductori a fost transformat în Institutul pentru Energie Solară (IES-UPM), care, avându-l ca prim director pe Luque, a continuat cercetările intensive asupra celulelor solare bifaciale în primul deceniu al secolului XXI. De exemplu, în 1994, doi doctoranzi brazilieni de la Institutul pentru Energie Solară, Adriano Moehlecke și Izete Zanesco, împreună cu Luque, au dezvoltat și produs o celulă solară bifacială care a atins o eficiență de 18,1% pe față și 19,1% pe spate; un record bifacial de 103% (la acea vreme, eficiența record pentru celulele monofaciale era puțin sub 22%).
📣 Modulele solare potrivite și potrivite pentru industrie, comerț cu amănuntul și municipalități
Totul dintr-o singură sursă: soluții de module solare adaptate special pentru sistemul dumneavoastră fotovoltaic! Refinanțați-vă sau compensați-vă viitorul cu propria generare de energie electrică.
🎯 Pentru instalatori de sisteme solare, instalatori, electricieni și montatori de acoperișuri
Consultanță și planificare, inclusiv o estimare de costuri fără obligații. Vă punem în legătură cu parteneri puternici în domeniul fotovoltaic.
👨🏻 👩🏻 👴🏻 👵🏻 Pentru gospodării private
Avem o prezență regională în întreaga lume vorbitoare de limbă germană. Avem parteneri de încredere care vă vor consilia și vă vor pune în aplicare dorințele.
- Depozite, hale de producție și clădiri industriale cu propria sursă de energie de la un sistem fotovoltaic pe acoperiș – Imagine: NavinTar|Shutterstock.com
- Instalație industrială cu propria sursă de energie de la un sistem fotovoltaic montat la sol – Imagine: Peteri|Shutterstock.com
- Planificarea sistemelor de energie solară cu soluții fotovoltaice pentru companii de expediere de mărfuri și logistică contractuală
- Sisteme solare B2B și soluții fotovoltaice și consultanță
- Planificarea sistemelor fotovoltaice pentru depozite, clădiri comerciale și clădiri industriale
- Instalație industrială: Planificarea unui sistem fotovoltaic în câmp deschis sau în zonă deschisă
- Planificarea sistemelor de energie solară cu soluții fotovoltaice pentru companii de expediere de mărfuri și logistică contractuală
- Sisteme solare B2B și soluții fotovoltaice și consultanță
Consultanță pentru module solare cu Xpert.Solar – ajutor și sfaturi pentru modulul solar potrivit și potrivit
Konrad Wolfenstein
Aș fi bucuros să vă servesc drept consilier personal.
Mă puteți contacta completând formularul de contact de mai jos sau pur și simplu sunându-mă la +49 89 89 674 804 .
Aștept cu nerăbdare proiectul nostru comun.
Scrie-mi
Xpert.Digital – Konrad Wolfenstein
Xpert.Digital este un hub pentru industrie, axat pe digitalizare, inginerie mecanică, logistică/intralogistică și fotovoltaică.
Cu soluția noastră de Dezvoltare Afaceri 360°, sprijinim companii renumite, de la achiziții noi până la post-vânzare.
Inteligența de piață, smarketing-ul, automatizarea marketingului, dezvoltarea de conținut, PR-ul, campaniile de e-mail, social media personalizate și cultivarea lead-urilor fac parte din instrumentele noastre digitale.
Puteți găsi mai multe informații la: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus
Păstrăm legătura
