BSC – Двосторонні сонячні елементи: Історія двосторонніх або двоповерхневих сонячних елементів
Вибір голосу 📢
Опубліковано: 22 січня 2022 р. / Оновлено: 24 лютого 2023 р. – Автор: Konrad Wolfenstein
Історія двосторонніх або двоповерхневих сонячних елементів – Зображення: Xpert.Digital / Sunward Art|Shutterstock.com
Кремнієвий сонячний елемент був вперше запатентований у 1946 році Расселом Олом під час роботи в Bell Labs, а публічно продемонстрований у 1954 році Фуллером, Чапіном і Пірсоном у тому ж дослідницькому закладі; однак ці ранні пропозиції були монофасадними елементами, задня частина яких не призначалася для активного використання.
Перший теоретично запропонований двосторонній сонячний елемент можна знайти в японському патенті від 4 жовтня 1960 року, виданому Хіроші Морі, який працював у Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha (Hayakawa Electric Industry Co. Ltd.), яка пізніше стала Sharp Corporation. Запропонований елемент являв собою двосторонню структуру pnp з контактними електродами на двох протилежних краях.
Однак перші демонстрації двосторонніх сонячних елементів та панелей були проведені в рамках радянської космічної програми на військових космічних станціях низької навколоземної орбіти (НОО) «Салют-3» (1974) та «Салют-5» (1976). Ці двосторонні сонячні елементи були розроблені та виготовлені Бордіною та ін. у ВНІІТ (Всесоюзному науково-дослідному інституті джерел енергії) в Москві, який у 1975 році став російським виробником сонячних елементів «КВАНТ». У 1974 році ця команда подала патент США, пропонуючи елементи у формі міні-паралельних трубочок з максимальним розміром 1 мм x 1 мм x 1 мм, з'єднаних послідовно для досягнення щільності 100 елементів/см². Як і у випадку з сучасними BSC, вони запропонували використовувати ізотипні сполуки pp+ поблизу однієї зі світлоприймальних поверхонь. У «Салюті-3» невеликі експериментальні панелі із загальною площею комірок 24 см² показали збільшення виробництва енергії на одну орбіту супутника до 34% порівняно з односторонніми панелями, що використовувалися на той час, завдяки альбедо Землі. Під час польоту космічної станції «Салют-5» спостерігалося збільшення виробництва енергії на 17–45% завдяки використанню двосторонніх панелей (0,48 м² – 40 Вт).
PDF-файли: Цікаві дані, цифри та графіка щодо кремнію та літію.
- Кремнію - PDF Завантажити
- Літієва промисловість у всьому світі - PDF Завантажити
Паралельно з цим російським дослідженням, по інший бік «залізної завіси», напівпровідникова лабораторія Школи телекомунікаційної інженерії Мадридського технічного університету під керівництвом професора Антоніо Луке незалежно проводила комплексну дослідницьку програму з розробки промислово придатних двосторонніх сонячних елементів. Хоча патент Морі та прототипи космічного корабля ВНІІТ-КВАНТ базувалися на крихітних елементах без металевої сітки на поверхні і тому були складно пов'язані між собою, більше на кшталт мікроелектронних пристроїв, що тоді були в зародковому стані, Луке подав два іспанські патенти у 1976 та 1977 роках та один у Сполучених Штатах у 1977 році, які стали попередниками сучасних двосторонніх елементів. Патенти Луке були першими, в яких пропонувалися BSC з одним елементом на кремнієву пластину, як це було з односторонніми елементами в той час і досі, з металевими сітками на обох поверхнях. Вони розглядали як структури npp+, так і pnp.
Розробка базових сонячних батарей (BSC) у напівпровідниковій лабораторії здійснювалася тристоронньо, що призвело до трьох докторських дисертацій: Андреса Куеваса (1980), Хав'єра Егурена (1981) та Хесуса Санградора (1982). Перші дві дисертації були написані під керівництвом Луке, а третя — доктора Габріеля Сали з тієї ж групи. Дисертація Куеваса стосувалася створення першого патенту Луке 1976 року, який завдяки своїй транзистороподібній структурі npn отримав назву «транскомірка». Дисертація Егурена була зосереджена на демонстрації другого патенту Луке 1977 року, що характеризувався профілем легування npp+, де ізотопний перехід pp+ розташований поруч із задньою поверхнею комірки, створюючи те, що зазвичай називають «полем задньої поверхні» (BSF) у технології сонячних елементів. Ця робота призвела до кількох публікацій та додаткових патентів. Зокрема, позитивний ефект від зменшення p-легування бази був значним, оскільки зниження напруги на емітерному переході (передній pn-перехід) компенсувалося збільшенням напруги на задньому ізотипному переході, одночасно дозволяючи збільшити довжину дифузії неосновних носіїв, що збільшує вихідний струм при двосторонньому освітленні. У дисертації Санградора та третьому підході до розробки в Технічному університеті Мадрида було запропоновано так званий вертикальний багатоперехідний сонячний елемент з торцевим освітленням, в якому p+nn+ елементи укладаються та з'єднуються послідовно та освітлюються з їхніх країв. Це високовольтні елементи, які не потребують поверхневої металевої сітки для генерації струму.
Основні переваги двопланних сонячних елементів
Додатковий приріст потужності у виробництві електроенергії: Порівняно з сонячними елементами P-типу, сонячні елементи N-типу, як правило, значно підвищують ефективність. Двосторонні сонячні елементи, завдяки своїй двосторонній генеруючій потужності та вищій системній ефективності, матимуть ширшу перспективу застосування та особливо підходять для районів з сильними снігопадами та розподілених систем генерації, таких як дахи, огорожі та шумові бар'єри.
ККД задньої сторони комірки може сягати понад 19%, а падаючі зворотні промені можуть бути використані для покращення генеруючої потужності системи, при цьому збільшення потужності на одиницю площі становитиме до 10% ~ 30%.
Скляний модуль з технологією двосторонніх комірок захоплює світло як спереду, так і ззаду модуля. Збільшення захоплення світла підвищує ефективність модуля. Завдяки активній задній стороні модуля можна досягти загальної потужності до 360 Вт (290 Вт лише спереду / 320–360 Вт загалом).
Підвищення ефективності залежить від радіаційної ситуації (атмосфери та фону).
Сонячна система з двосторонніми сонячними модулями - приклад
- Системи кріплення сонячних панелей, монтаж на даху, підконструкція для двосторонніх сонячних модулів – Jak76|Shutterstock.com
- Система кріплення двосторонніх сонячних модулів на даху – Jak76|Shutterstock.com
- Система кріплення двосторонньої сонячної панелі для встановлення на даху – Jak76|Shutterstock.com
- Рішення для встановлення двосторонніх сонячних панелей на даху – Jak76|Shutterstock.com
- Дахова опорна конструкція для двосторонніх сонячних модулів – Jak76|Shutterstock.com
- Двостороння опорна конструкція даху з сонячних панелей – Jak76|Shutterstock.com
У 1979 році лабораторію напівпровідників було перетворено на Інститут сонячної енергії (IES-UPM), який, на чолі з Луке як його першим директором, продовжував інтенсивні дослідження двосторонніх сонячних елементів у першому десятилітті 21 століття. Наприклад, у 1994 році два бразильські докторанти Інституту сонячної енергії, Адріано Мелеке та Ізете Занеско, разом з Луке розробили та виготовили двосторонній сонячний елемент, який досяг ефективності 18,1% на фронтальній панелі та 19,1% на задній; рекорд двостороннього використання – 103% (на той час рекордна ефективність для односторонніх елементів становила трохи менше 22%).
📣 Праві та підходящі сонячні модулі для промисловості, роздрібної торгівлі та муніципалітетів
Все з одного джерела, Solar Module Solutions, спеціально орієнтовані на вашу фотоелектричну систему! З власним виробництвом електроенергії, рефінансуванням або лічильником у майбутньому.
🎯 Для сонячних користувачів, інсталяторів, електриків та покрівель
Поради та планування, включаючи оцінку не зведеної вартості. Ми збираємо вас із сильними партнерами фотоелектрики.
👨🏻 👩🏻 👵🏻 👵🏻 для приватних домогосподарств
Ми ставимося в регіоні по всій німецькій країнах. У нас є надійні партнери, які радять вам та виконують ваші побажання.
- Склади, виробничі зали та промислові зали із власним джерелом живлення з фотоелектричного системного зображення: Navintar | Shutterstock.com
- Промислова система з власним джерелом живлення з фотоелектричної системи Freeland-Image: Peteri | Shutterstock.com
- Сонячні системи з рішеннями плану фотоелектрики для експедиторів та логістики контрактів
- B2B Сонячні системи та фотоелектричні рішення та поради
- Фотоелектрики на складах, комерційні бруски та промислові зали плану
- Промислова система: плануйте фотоелектричну систему або систему відкритого простору
- Сонячні системи з рішеннями плану фотоелектрики для експедиторів та логістики контрактів
- B2B Сонячні системи та фотоелектричні рішення та поради
Консультація щодо сонячних модулів з Xpert.Solar – допомога та поради щодо правильного та відповідного сонячного модуля
Konrad Wolfenstein
Я радий допомогти вам як особистого консультанта.
Ви можете зв’язатися зі мною, заповнивши контактну форму нижче або просто зателефонуйте мені за номером +49 89 89 674 804 .
Я з нетерпінням чекаю нашого спільного проекту.
Напишіть мені
Xpert.Digital – Konrad Wolfenstein
Xpert.digital - це центр для промисловості з фокусом, оцифруванням, машинобудуванням, логістикою/внутрішньологічною та фотоелектричною.
За допомогою нашого рішення щодо розвитку бізнесу на 360 ° ми підтримуємо відомі компанії від нового бізнесу до після продажу.
Ринкова розвідка, маха, автоматизація маркетингу, розвиток контенту, PR, поштові кампанії, персоналізовані соціальні медіа та виховання свинцю є частиною наших цифрових інструментів.
Ви можете знайти більше на: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus
Підтримувати зв’язок
