BSC – Çift Yüzeyli Güneş Pilleri: Çift yüzeyli veya iki yüzeyli güneş pilinin tarihi

Yayınlanma tarihi: 22 Ocak 2022 / Güncelleme tarihi: 24 Şubat 2023 – Yazar: Konrad Wolfenstein

Çift yüzeyli veya iki yüzeyli güneş pilinin tarihi – Görsel: Xpert.Digital / Sunward Art|Shutterstock.com

Silikon güneş pili ilk olarak 1946'da Bell Labs'te çalışan Russell Ohl tarafından patentlendi ve 1954'te aynı araştırma kurumunda Fuller, Chapin ve Pearson tarafından kamuoyuna tanıtıldı; ancak bu ilk öneriler, arka yüzünün aktif olması amaçlanmayan tek yüzlü hücrelerdi.

Teorik olarak önerilen ilk çift taraflı güneş pili, daha sonra Sharp Corporation adını alan Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha (Hayakawa Elektrik Sanayi Şirketi) için çalışan Hiroshi Mori'ye ait, 4 Ekim 1960 tarihli bir Japon patentinde bulunabilir. Önerilen pil, iki zıt kenarında temas elektrotları bulunan bir pnp çift taraflı yapıydı.

Çift taraflı güneş pilleri ve panellerinin ilk gösterimleri, Sovyet uzay programının bir parçası olarak, askeri alçak Dünya yörüngesi uzay istasyonları Salyut 3 (1974) ve Salyut 5'te (1976) gerçekleştirildi. Bu çift taraflı güneş pilleri, Moskova'daki VNIIT'te (Tüm Birlik Enerji Kaynakları Bilimsel Araştırma Enstitüsü) Bordina ve arkadaşları tarafından geliştirildi ve üretildi; bu enstitü 1975'te Rus güneş pili üreticisi KVANT oldu. 1974'te bu ekip, maksimum 1 mm x 1 mm x 1 mm boyutlarında, seri olarak bağlanmış ve 100 hücre/cm² yoğunluk elde eden mini paralel borular şeklinde hücreler öneren bir ABD patenti başvurusunda bulundu. Günümüzdeki çift taraflı güneş pillerinde olduğu gibi, ışık alan yüzeylerden birinin yakınında izotipik pp+ bileşiklerinin kullanılmasını önerdiler. Salyut 3'te, toplam hücre alanı 24 cm² olan küçük deneysel paneller, Dünya'nın albedosu sayesinde, o dönemde kullanılan tek yüzlü panellere kıyasla uydu yörüngesi başına enerji üretiminde %34'e varan bir artış göstermiştir. Salyut 5 uzay istasyonu uçuşu sırasında ise çift yüzlü panellerin (0,48 m² – 40 W) kullanımıyla %17-45'lik bir kazanç gözlemlenmiştir.

Rus araştırmalarına paralel olarak, Demir Perde'nin diğer tarafında, Madrid Teknik Üniversitesi Telekomünikasyon Mühendisliği Okulu'nun yarı iletken laboratuvarı, Profesör Antonio Luque'nin yönetiminde, endüstriyel olarak uygulanabilir çift taraflı güneş pilleri geliştirmek için kapsamlı bir araştırma programı yürütüyordu. Mori'nin patenti ve VNIIT-KVANT uzay aracı prototipleri, yüzeylerinde metal ızgara bulunmayan ve bu nedenle karmaşık bir şekilde birbirine bağlı olan küçük hücrelere dayanıyordu; bu durum, o zamanlar henüz başlangıç ​​aşamasında olan mikroelektronik cihazlara daha çok benziyordu. Luque ise 1976 ve 1977 yıllarında İspanya'da iki, 1977 yılında da Amerika Birleşik Devletleri'nde bir patent başvurusunda bulundu; bu patentler modern çift taraflı hücrelerin öncüsü niteliğindeydi. Luque'nin patentleri, o zamanlar ve bugün hala olduğu gibi, her iki yüzeyinde de metal ızgara bulunan tek taraflı hücrelerde olduğu gibi, silikon levha başına bir hücre içeren çift taraflı güneş pillerini öneren ilk patentlerdi. Hem npp+ hem de pnp yapılarını ele aldılar.

Yarı iletken laboratuvarında BSC'lerin geliştirilmesi üç yönlü bir yaklaşımla ele alındı ​​ve bu da Andrés Cuevas (1980), Javier Eguren (1981) ve Jesús Sangrador (1982) tarafından yazılan üç doktora tezine yol açtı. İlk ikisi Luque'nin, üçüncüsü ise aynı gruptan Dr. Gabriel Sala'nın danışmanlığında tamamlandı. Cuevas'ın tezi, transistör benzeri npn yapısı nedeniyle "transcell" olarak adlandırılan Luque'nin 1976 tarihli ilk patentinin yapımını içeriyordu. Eguren'in tezi ise, pp+ izotop bağlantısının hücrenin arka yüzeyine bitişik olduğu ve güneş pili teknolojisinde yaygın olarak "arka yüzey alanı" (BSF) olarak adlandırılan bir npp+ katkılama profiline sahip Luque'nin 1977 tarihli ikinci patentinin gösterilmesine odaklandı. Bu çalışma, çeşitli yayınlara ve ek patentlere yol açtı. Özellikle, tabandaki p-dopingin azaltılmasının faydalı etkisi önemliydi; çünkü emitör bağlantısındaki (ön pn bağlantısı) voltajdaki azalma, arka izotipik bağlantıdaki voltaj artışıyla telafi edilirken, aynı zamanda azınlık taşıyıcılarının daha büyük bir difüzyon uzunluğuna izin vererek çift taraflı aydınlatma altında akım çıkışını artırıyordu. Sangrador'un Madrid Teknik Üniversitesi'ndeki doktora tezinde ve üçüncü geliştirme yaklaşımında, p+nn+ hücrelerinin istiflenip seri olarak bağlandığı ve kenarlarından aydınlatıldığı, sözde dikey, kenardan aydınlatmalı çoklu bağlantılı güneş pili önerildi. Bunlar, akım üretimi için yüzey metal ızgarasına ihtiyaç duymayan yüksek voltajlı hücrelerdir.

1979'da yarı iletken laboratuvarı, Luque'nin ilk direktörlüğünde 21. yüzyılın ilk on yılına kadar çift taraflı güneş pilleri üzerine yoğun araştırmalara devam eden Güneş Enerjisi Enstitüsü'ne (IES-UPM) dönüştürüldü. Örneğin, 1994'te Güneş Enerjisi Enstitüsü'nde doktora yapan iki Brezilyalı öğrenci, Adriano Moehlecke ve Izete Zanesco, Luque ile birlikte ön yüzünde %18,1 ve arka yüzünde %19,1 verimliliğe ulaşan çift taraflı bir güneş pili geliştirdi ve üretti; bu, %103'lük bir çift taraflı verimlilik rekoruydu (o zamanlar tek taraflı piller için rekor verimlilik %22'nin biraz altındaydı).

• Depolar, ticari salonlar ve endüstriyel salonlar için fotovoltaik planlayın
• Endüstriyel tesis: Bir fotovoltaik açık hava sistemi veya açık alan sistemi planlayın
• Nakliye ve sözleşme lojistiği için fotovoltaik çözümlerle güneş enerjisi sistemleri planlayın
• B2B güneş enerjisi sistemleri ve fotovoltaik çözümler ve tavsiyeler

• Güneş enerjili otopark inşa edin ve planlayın

Xpert.Solar ile güneş paneli danışmanlığı – doğru ve uygun güneş paneli için yardım ve ipuçları

Konrad Wolfenstein

Kişisel danışmanınız olarak hizmet etmekten mutluluk duyarım.

Aşağıdaki iletişim formunu doldurarak benimle iletişime geçebilir veya +49 89 89 674 804  .

Ortak projemizi sabırsızlıkla bekliyorum.

Veya buradan çevrimiçi randevu alın (Microsoft Teams aracılığıyla görüntülü görüşme)

Xpert.Digital – Konrad Wolfenstein

Xpert.Digital, dijitalleşme, makine mühendisliği, lojistik/intralojistik ve fotovoltaik konularına odaklanan bir endüstri merkezidir.

360° iş geliştirme çözümümüzle, tanınmış firmalara yeni işlerden satış sonrasına kadar destek veriyoruz.

Pazar istihbaratı, pazarlama, pazarlama otomasyonu, içerik geliştirme, halkla ilişkiler, posta kampanyaları, kişiselleştirilmiş sosyal medya ve öncü yetiştirme dijital araçlarımızın bir parçasıdır.

Daha fazla bilgiyi şu adreste bulabilirsiniz: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus

Kaynak *21012022-1