BSC - Двусторонние солнечные элементы: история двусторонних или двухповерхностных солнечных элементов.

Опубликовано: 22 января 2022 г. / Обновление от: 24 февраля 2023 г. — Автор: Конрад Вольфенштейн

История двустороннего или двухповерхностного солнечного элемента — Изображение: Xpert.Digital / Sunward Art|Shutterstock.com

Кремниевый солнечный элемент был впервые запатентован Расселом Олом в 1946 году, когда он работал в Bell Labs, и публично продемонстрирован Фуллером, Чапином и Пирсоном в том же исследовательском центре в 1954 году; Однако эти первоначальные предложения включали монофациальные клетки, задняя часть которых не была предназначена для активной деятельности.

Первый теоретически предложенный двусторонний солнечный элемент можно найти в японском патенте с приоритетной датой 4 октября 1960 года Хироши Мори, который работал в компании Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha (Hayakawa Electric Industry Co. Ltd.), которая позже разработала в сегодняшнюю корпорацию Sharp. Предлагаемая ячейка представляла собой двухъячеечную структуру PNP с контактными электродами на двух противоположных краях.

Однако первые демонстрации двусторонних солнечных элементов и панелей были проведены в рамках советской космической программы на военных низкоорбитальных космических станциях «Салют-3» (1974 г.) и «Салют-5» (1976 г.). Эти двусторонние солнечные элементы были разработаны Бординой и др. Разработан и изготовлен во ВНИИТ (Всесоюзный научно-исследовательский институт источников энергии) в Москве, который в 1975 году стал российским производителем солнечных элементов КВАНТ. В 1974 году эта группа подала патент США, предложив ячейки в форме мини-параллельных трубок с максимальным размером 1 мм х 1 мм х 1 мм, соединенных последовательно, чтобы обеспечить 100 ячеек/см2. Как и в современных БСК, они предложили использовать изотипические соединения pp+ вблизи одной из светопринимающих поверхностей. В «Салюте-3» небольшие экспериментальные панели с общей площадью ячеек 24 см2 показали увеличение выработки энергии за один оборот спутника за счет альбедо Земли до 34% по сравнению с однофациальными панелями того времени. Во время полета орбитальной станции «Салют-5» наблюдался выигрыш в 17-45% при использовании двусторонних панелей (0,48 м2 – 40 Вт).

Параллельно с этими российскими исследованиями, по другую сторону железного занавеса, лаборатория полупроводников Школы телекоммуникационной инженерии Мадридского технического университета под руководством профессора Антонио Луке самостоятельно реализует комплексную исследовательскую программу по разработке промышленно применимых двусторонние солнечные элементы. В то время как патент Мори и прототипы ВНИИТ-КВАНТ на космическом корабле основывались на крошечных ячейках без металлической сетки на поверхности и поэтому были запутанно связаны, больше в стиле микроэлектронных устройств, находящихся на ранних стадиях их создания, у Луке будет два испанских патента. в 1976 и 1977 годах и один в США в 1977 году, которые были предшественниками современных двусторонних клеток. Патенты Люке были первыми, в которых были предложены BSC с одной ячейкой на кремниевую пластину, как это было в случае с односторонними ячейками тогда и до сих пор, с металлическими решетками на обеих поверхностях. Они рассматривали как структуру npp+, так и структуру pnp.

К разработке BSC в полупроводниковой лаборатории подходили тройным подходом, в результате чего были написаны три докторские диссертации, авторами которых являются Андрес Куэвас (1980), Хавьер Эгурен (1981) и Хесус Санградор (1982), первые две контролировались Луке и третий от Dr. Габриэль Сала из той же группы. Докторская работа Куэваса заключалась в разработке первого патента Луке в 1976 году, который был назван «трансэлементом» из-за его транзистороподобной структуры npn. В своей диссертации Эгурен рассмотрел демонстрацию второго патента Люка от 1977 года с профилем легирования npp+, в котором изотопный переход pp+ расположен рядом с задней частью элемента, создавая то, что в технологии солнечных элементов обычно называют «полем задней поверхности» ( БСФ). Эта работа привела к нескольким публикациям и дополнительным патентам. В частности, положительный эффект от снижения p-легирования в базе, где снижение напряжения на эмиттерном переходе (переднем pn-переходе) компенсировалось увеличением напряжения на заднем изотипическом переходе, одновременно позволяя повысить длина диффузии неосновных носителей, что увеличивает выходную мощность при двустороннем освещении. В диссертации Санградора и третьем пути развития Мадридского технического университета был предложен так называемый многопереходный солнечный элемент с вертикальной подсветкой по краям, в котором p + nn + уложены друг на друга, соединены последовательно и освещаются с их краев, которые представляют собой высоковольтные элементы. для которых не требуется поверхностная металлическая решетка, требуется выработка электроэнергии.

В 1979 году лаборатория полупроводников была преобразована в Институт солнечной энергии (IES-UPM), который под руководством Луке в качестве первого директора продолжал интенсивные исследования двусторонних солнечных элементов вплоть до первого десятилетия XXI века.Например, в 1994 году Два бразильских аспиранта Института солнечной энергии Адриано разработали и произвели Мёлеке, а Изете Занеско вместе с Люке разработали двусторонний солнечный элемент, эффективность которого составила 18,1% на передней и 19,1% на задней стороне; двусторонний рекорд составил 103% (в то время рекордная эффективность для однофациальных клеток составляла чуть менее 22%).

• Планируйте фотоэлектрические системы для складов, коммерческих и промышленных помещений.
• Промышленное предприятие: спланируйте фотоэлектрическую систему под открытым небом или систему открытого пространства.
• Планируйте солнечные системы с фотоэлектрическими решениями для экспедирования грузов и контрактной логистики.
• Солнечные системы B2B, фотоэлектрические решения и консультации

• Постройте и спланируйте солнечный навес для машины

Консультации по солнечному модулю с Xpert.Solar – помощь и советы по выбору правильного и подходящего солнечного модуля

Конрад Вольфенштейн

Буду рад стать вашим личным консультантом.

Вы можете связаться со мной, заполнив контактную форму ниже или просто позвоните мне по телефону +49 89 89 674 804  .

Я с нетерпением жду нашего совместного проекта.

Или запишитесь на онлайн-встречу прямо здесь (видеозвонок через Microsoft Teams)

Xpert.Digital – Конрад Вольфенштейн

Xpert.Digital — это промышленный центр с упором на цифровизацию, машиностроение, логистику/внутреннюю логистику и фотоэлектрическую энергетику.

С помощью нашего решения для развития бизнеса на 360° мы поддерживаем известные компании, начиная с нового бизнеса и заканчивая послепродажным обслуживанием.

Аналитика рынка, маркетинг, автоматизация маркетинга, разработка контента, PR, почтовые кампании, персонализированные социальные сети и привлечение потенциальных клиентов являются частью наших цифровых инструментов.

Дополнительную информацию можно узнать на сайте: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus

Источник *21012022-1