1946 年,Russell Ohl 在贝尔实验室工作时首次获得了硅太阳能电池的专利,并于 1954 年由 Fuller、Chapin 和 Pearson 在同一研究机构公开演示;然而,这些最初的提议涉及单面电池,其背面并不打算活跃。
第一个理论上提出的双面太阳能电池可以在日本专利中找到,优先权日期为 1960 年 10 月 4 日,作者为 Hiroshi Mori,他曾在 Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha(Hayakawa Electric Industry Co. Ltd.)工作,该公司后来开发了进入今天的夏普公司。所提出的电池是 PNP 双电池结构,在两个相对边缘上具有接触电极。
然而,双面太阳能电池和电池板的首次演示是作为苏联太空计划的一部分在军用低地球轨道空间站 Salyut 3(1974 年)和 Salyut 5(1976 年)上进行的。这些双面太阳能电池是由 Bordina 等人在莫斯科的 VNIIT(全俄罗斯能源科学研究院)设计和制造的,该研究院于 1975 年成为俄罗斯太阳能电池制造商 KVANT。1974 年,该团队申请了一项美国专利,提议将电池设计成微型平行六面体,最大尺寸为 1 毫米 x 1 毫米 x 1 毫米,串联起来可产生 100 个电池/平方厘米。与今天的 BSC 一样,他们提议在其中一个受光面附近使用同型 pp+ 化合物。在“礼炮3号”航天飞机上,总电池面积为24平方厘米的小型实验面板证明,由于地球反照率高达34%,与当时的单面面板相比,卫星每转一圈的发电量有所提升。在“礼炮5号”空间站的飞行过程中,使用双面面板(0.48平方米 – 40瓦)观测到的增益为17-45%。
与俄罗斯这项研究并行的是,在铁幕的另一边,由Antonio Luque教授领导的马德里技术大学电信工程学院半导体实验室正在独立开展一项综合研究计划,以开发工业适用的产品。双面太阳能电池。虽然 Mori 的专利和航天器中的 VNIIT-KVANT 原型基于表面没有金属网格的微小电池,因此相互错综复杂地连接,更像是早期阶段的微电子设备的风格,但 Luque 将拥有两项西班牙专利1976年和1977年发生了一次,1977年在美国发生了一次,这是现代双面电池的前身。 Luque 的专利是第一个提出每个硅片一个电池的 BSC 的专利,就像当时和今天的单面电池的情况一样,在两个表面上都有金属网格。他们同时考虑了 npp+ 结构和 pnp 结构。
半导体实验室中BSC的发展是通过三重方法解决的,这导致了三个博士学位,由AndrésCuevas(1980)撰写,Javier Eguren(1981)和JesúsSangrador(1982),以及Luque的前两个Luque撰写。同一小组的Gabriel Sala。 Cuevas的博士学位论文由1976年的Luque的第一项专利构建,该专利被称为“跨链”,这是由于其晶体管般的NPN结构。在他的论文中,Egure用NPP+点曲线介绍了Luque第二专利的演示,其中PP+同位素过渡在细胞的背面旁边,这在太阳能细胞技术中创建了通常所谓的“后表面场”(BSF)。这项工作导致了几项出版物和其他专利。特别是,降低基部的P掺杂的有利效果,在这种效果下,发射极转变中电压(前PN过渡)的降低是通过后型的后型过渡的电压增加来弥补的,同时又增加了较高的少数族裔载体长度的扩散,从而增加了电力,从而增加了轻度的电力。在马德里技术大学的Sangrador的论文和第三个发展路径中,建议垂直,边缘亮起的多个太阳能电池,其中P+ NN+被堆叠并切换为行,并被其边缘照亮,它们的边缘是不需要任何表面金属GRILL的高电压电池。
双面太阳能电池的主要优点
额外的发电增益:与P型太阳能电池相比,N型太阳能电池往往会显着提高效率。双面太阳能电池由于双面发电容量和更高的系统效率,将拥有更广阔的应用前景,特别适合多雪地区和屋顶、围栏、声屏障等分布式发电系统。
电池背面效率可达19%以上,利用入射背光源可提高系统的发电量,单位面积容量提升可达10%~30%。
在具有双面细胞技术的玻璃模块中,在模块的前部和背面都捕获了光。增加光的使用会提高模块的效率。可以通过主动模块向后进行多达360 wp的总输出(仅在前面 / A总计 – wp)。
效率增益取决于辐射情况(大气和背景)。
1979年,半导体实验室转变为太阳能研究所(IES-UPM),以卢克为首任所长,继续深入研究双面太阳能电池,直到21世纪的第一个十年,例如1994年。太阳能研究所的两名巴西研究生Adriano开发并制作了Moehlecke和Izete Zanesco,与Luque一起开发了双面太阳能电池,正面18.1%,背面19.1%执行百分比;双面电池的效率记录为 103%(当时单面电池的记录效率略低于 22%)。
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