EA017011B1 - Method for increasing conversion efficiency of solar energy into electric power and a device for carrying out said method - Google Patents
Method for increasing conversion efficiency of solar energy into electric power and a device for carrying out said method Download PDFInfo
- Publication number
- EA017011B1 EA017011B1 EA201000446A EA201000446A EA017011B1 EA 017011 B1 EA017011 B1 EA 017011B1 EA 201000446 A EA201000446 A EA 201000446A EA 201000446 A EA201000446 A EA 201000446A EA 017011 B1 EA017011 B1 EA 017011B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- film
- polymer
- solar energy
- energy
- conversion efficiency
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title abstract description 6
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 claims abstract description 12
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium(II) oxide Chemical compound [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 16
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 abstract description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 abstract 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- WNZQDUSMALZDQF-UHFFFAOYSA-N 2-benzofuran-1(3H)-one Chemical compound C1=CC=C2C(=O)OCC2=C1 WNZQDUSMALZDQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 2
- 238000013087 polymer photovoltaic Methods 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- HJELPJZFDFLHEY-UHFFFAOYSA-N silicide(1-) Chemical compound [Si-] HJELPJZFDFLHEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0236—Special surface textures
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/10—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
- H10K30/15—Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2
- H10K30/151—Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2 the wide bandgap semiconductor comprising titanium oxide, e.g. TiO2
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/80—Constructional details
- H10K30/87—Light-trapping means
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Landscapes
- Electromagnetism (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относиться к гелиотехнике, фотоэлектрическим преобразователям на основе полупроводниковых материалов для производства электрического тока, и может быть использовано для преобразования солнечной лучистой энергии в электрическую. Это устройство можно применять как источник электрической энергии в промышленности, народном хозяйстве и в быту для питания радиоэлектронной аппаратуры и подзарядки различных аккумуляторных батарей.The invention relates to solar technology, photovoltaic converters based on semiconductor materials for the production of electric current, and can be used to convert solar radiant energy into electrical energy. This device can be used as a source of electrical energy in industry, the national economy and in everyday life for powering electronic equipment and recharging various batteries.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Известен фотоэлектрический преобразователь солнечной энергии в электрическую на основе кристаллического кремния (см. обзоры [1,2]). Этот преобразователь состоит из низкоомного 1-2 Ом-см кремния п- или р-проводимости. Рабочая поверхность преобразователя текстурирована антиотражающим покрытием. Ориентация пластин кремния <100>. Тыльная поверхность - в зависимости от модификации может быть как гладкой, так и текстурированной. Контакты на рабочей и тыльной поверхности - сетчатые, полученные осаждением металлических паст методом трафаретной печати. Все элементы, как п-, так и р-типа, прозрачны для инфракрасной области спектра, что приводит к меньшей нагреваемости элементов на солнце и соответственно увеличению их эффективности. В среднем, эффективность преобразования (КПД) фотоэлектрического преобразователя на основе кристаллического кремния составляет < 16%.The known photoelectric converter of solar energy into electrical energy based on crystalline silicon (see reviews [1,2]). This converter consists of low-resistance 1-2 Ohm-cm silicon p- or p-conductivity. The working surface of the converter is textured with an antireflection coating. Orientation of silicon wafers <100>. Back surface - depending on the modification, it can be both smooth and textured. The contacts on the working and back surfaces are mesh, obtained by deposition of metal pastes by screen printing. All elements, both p- and p-type, are transparent to the infrared region of the spectrum, which leads to less heating of the elements in the sun and, accordingly, an increase in their efficiency. On average, the conversion efficiency (COP) of a crystalline silicon-based photoelectric transducer is <16%.
Основными недостатками фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии в электрическую на основе кристаллического кремния является низкий КПД и высокая стоимость единицы получаемой энергии: (2+3) долларов США за 1 Вт.The main disadvantages of solar-to-electric photovoltaic converters based on crystalline silicon are the low efficiency and high cost of a unit of energy received: (2 + 3) US dollars per 1 Watt.
Известен фотоэлектрический преобразователь солнечной энергии в электрическую на основе различных кристаллических двойных соединений полупроводниковых материалов, а также термофотовольтаические преобразователи (см. обзор [3]). Структура этих преобразователей также имеет вид, описанный выше. Для этих фотоэлектрических преобразователей КПД достигает до 35%.The known photoelectric converter of solar energy into electrical energy based on various crystalline binary compounds of semiconductor materials, as well as thermovoltaic converters (see review [3]). The structure of these converters also has the form described above. For these photoelectric converters, the efficiency reaches up to 35%.
Существенным недостатком этих фотоэлектрических преобразователей является очень высокая стоимость единицы получаемой энергии: более 10 долларов США за 1 Вт.A significant drawback of these photovoltaic converters is the very high cost per unit of energy received: more than 10 US dollars per 1 Watt.
Известны фотоэлектрические преобразователи солнечной энергии в электрическую на основе полимерных и аморфных материалов [4]. Эти преобразователи отличаются низкой стоимостью вырабатываемой энергии менее 1 доллара США за 1 Вт.Known photoelectric converters of solar energy into electrical energy based on polymer and amorphous materials [4]. These converters are characterized by low cost of generated energy of less than 1 US dollar per 1 Watt.
Недостатком этих фотоэлектрических преобразователей является малая долговечность и низкий уровень КПД менее 10%.The disadvantage of these photoelectric converters is their low durability and low efficiency level of less than 10%.
Известно устройство, представляющее собой полимер-кремниевую гетероструктуру и предназначенную для детектирования ионизирующего излучения и газов [5]. Это устройство состоит из кристаллического кремния, на поверхность которого с одной стороны нанесен электропроводящий слой пленки полианилина.A device is known, which is a polymer-silicon heterostructure and is designed to detect ionizing radiation and gases [5]. This device consists of crystalline silicon, on the surface of which an electrically conductive layer of polyaniline film is deposited on one side.
Недостатком этого соединения является то, что данный полимер является узкозонным. Это устройство является хорошим детектором ионизирующего излучения и газов, однако не пригодно в качестве фотоэлектрического преобразователя, поскольку имеет низкий КПД.The disadvantage of this compound is that this polymer is narrow-gap. This device is a good detector of ionizing radiation and gases, but is not suitable as a photoelectric converter, since it has a low efficiency.
Известно соединение, состоящее из следующих слоев: А1-Б1-§1О2-полимер-метал [6]. В качестве полимерной пленки использовался широкозонный материал полидефиниленфталид. В качестве металла использовали медь. Однако это соединение использовали только для изучения проводимости полимерного материала.Known compound consisting of the following layers: A1-B1-§1O 2 -polymer metal [6]. A wide-gap material polydefinylene phthalide was used as a polymer film. As the metal used copper. However, this compound was used only to study the conductivity of the polymer material.
Прототипом способа предлагаемого изобретения является способ изготовления кремниевополимерного фотоэлектрического модуля, выполненного на основе монокристаллического кремния, которого в качестве рабочего элемента опускают в гальваническую ванну с раствором, состоящим из 1,8 моль/л раствора соляной кислоты и смеси мономеров анилина, силаноанилина и стануманилина, создают режим потенциостатического циклирования при потенциале 7,5-10 В и от -3 до -5,5 В и синтезируют полимерную смесь до образования на рабочем элементе пленки из смеси трех проводящих полимеров - полистануманилина, полисиланоанилина и полианилина в массовом соотношении 10:8:4 [7].The prototype of the method of the present invention is a method of manufacturing a silicon-polymer photovoltaic module based on single-crystal silicon, which as a working element is lowered into a galvanic bath with a solution consisting of 1.8 mol / L hydrochloric acid solution and a mixture of aniline, silanoaniline and stanumanilin monomers, create potentiostatic cycling mode at a potential of 7.5-10 V and from -3 to -5.5 V and the polymer mixture is synthesized until a film is formed on the working element from a mixture of three ovoduyuschie polymers - polystanumanilin, polysilanoaniline and polyaniline in a mass ratio of 10: 8: 4 [7].
Недостатком этого способа является:The disadvantage of this method is:
режим потенциостатического циклирования нанесения полимерной пленки, что усложняет технологию и повышает стоимость единицы получаемой энергии;the mode of potentiostatic cycling of the polymer film, which complicates the technology and increases the cost per unit of energy received;
использование смеси полимеров.the use of a mixture of polymers.
Прототипом предлагаемого изобретения является устройство, представляющее собой фотоэлектрический преобразователь на основе полимер-Т1Ох-полимер гетероструктуру [8]. Авторы данного фотоэлектрического преобразователя соединили в одно целое два фотоэлектрических преобразователя на основе полупроводниковых полимерных материалов с различными ширинами запрещенной зоны, т. е. различными поглотительными характеристиками. Это было сделано с целью использовать более широкий диапазон солнечного спектра (один слой воспринимает более короткие, другой - более длинные волны). Батарея была изготовлена путём последовательного осаждения слоев из раствора, содержащего полупроводники-полимеры и производные фуллеренов, сформировавшие гетероструктуры. Слой из прозрачнойA prototype of the invention is a device that is a polymer-based converter T1O x -polymer heterostructure [8]. The authors of this photoelectric converter combined two photoelectric converters based on semiconductor polymer materials with different bandgaps, i.e., various absorption characteristics. This was done in order to use a wider range of the solar spectrum (one layer perceives shorter ones, the other perceives longer waves). The battery was made by successive deposition of layers from a solution containing semiconductors-polymers and derivatives of fullerenes that formed heterostructures. Transparent layer
- 1 017011 окиси титана (ΤίΘχ) разделяет (и скрепляет) переднюю и заднюю стороны фотоэлектрического преобразователя. Этот слой служит для транспорта электронов с первого слоя и также является прочной основой для второго фотоэлектрического слоя.- 1 017011 titanium oxide (ΤίΘ χ ) separates (and fastens) the front and rear sides of the photovoltaic converter. This layer serves to transport electrons from the first layer and is also a solid basis for the second photoelectric layer.
Данный фотоэлектрический преобразователь имеет КПД 6,5% (при освещённости в 0,2 Вт на квадратный сантиметр), что выше, чем у имеющихся солнечных панелей, сделанных из органических материалов. Преимуществом этой тандемной солнечной батареи в том, что полимерные/органические фотоэлектрические преобразователи представляют интерес в силу своей дешевизны и простоты изготовления. Тандемные полимерные солнечные батареи стоят всего 0,1 доллара США за ватт выходной мощности, что в 20 раз дешевле, чем обычные батареи на базе кремния.This photoelectric converter has an efficiency of 6.5% (with illumination of 0.2 W per square centimeter), which is higher than that of existing solar panels made of organic materials. The advantage of this tandem solar cell is that polymer / organic photoelectric converters are of interest because of their low cost and ease of manufacture. Tandem polymer solar cells cost only $ 0.1 per watt of output power, which is 20 times cheaper than conventional silicon-based batteries.
Недостатком этой солнечной батареи является очень низкий, на сегодняшний день, уровень КПД по сравнению с твердотельными фотоэлектрическими преобразователями. Поэтому это устройство не может быть широко использовано.The disadvantage of this solar battery is very low, today, the level of efficiency compared to solid-state photoelectric converters. Therefore, this device cannot be widely used.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Изобретение решает задачу разработки простого и дешевого способа улучшения эффективности солнечных фотопреобразователей на основе кристаллического кремния в широком, от рентгеновского до инфракрасного диапазона спектра и создание простого, надежного, прочного устройства гибридного фотоэлектрического преобразователя с высокой долговечностью, высоким КПД и низкой стоимостью единицы выходной электрической мощности. При этом одновременно обеспечивается снижение стоимости изготовления.The invention solves the problem of developing a simple and cheap method for improving the efficiency of crystalline silicon-based solar photoconverters in a wide range from the X-ray to infrared spectral ranges and creating a simple, reliable, durable hybrid photovoltaic device with high durability, high efficiency and low cost per unit of output electric power. At the same time, manufacturing costs are reduced.
Поставленная задача достигается тем, что предлагается:The task is achieved by the fact that it is proposed:
1. Способ повышения эффективности кремниевополимерного фотоэлектрического модуля солнечных фотоэлектрических преобразователей на основе монокристаллического кремния в широком, от рентгеновского до инфракрасного диапазона спектра, согласно изобретению, за счет:1. A method of increasing the efficiency of the silicon-polymer photovoltaic module of solar photovoltaic converters based on monocrystalline silicon in a wide, from x-ray to infrared spectral range, according to the invention, due to:
гибридного использования узкозонного материала кристаллического кремния (ширина запрещенной зоны Е„=1,1 эВ) и полупроводникового широкозонного полимерного материала (оНдойубгодшпопе, о1що-(/.-пар1111ю1. οΙίβο-β-ηαρΗΐΗοΙ. о11до-ашшо-рйепу1еп) с шириной запрещенной зоны Ед>2 эВ;hybrid use of narrow-gap material of crystalline silicon (band gap Е „= 1.1 eV) and semiconductor wide-gap polymeric material (ОNDEUBGINSHOPE, О1ЧО - (/.- pair 1111-1. οΙίβο-β-ηαρΗΐΗοΙ. О11do-Ашо-рёпу1еп) with a bandwidth of U> 2 eV;
использования текстуры с антиотражающим покрытием, нанесенной поверх полимерной пленки, за счет чего отраженный от поверхности материалов свет вновь возвращается в рабочий объем гибридного фотовольтаического преобразователя.the use of a texture with an antireflection coating deposited on top of the polymer film, due to which the light reflected from the surface of the materials returns again to the working volume of the hybrid photovoltaic converter.
Этим способом достигается более высокая эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую (КПД), а также снижение стоимости единицы выходной мощности электрической энергии.This method achieves a higher efficiency of converting solar energy into electrical energy (Efficiency), as well as reducing the cost of a unit of output power of electrical energy.
2. Гибридный фотоэлектрический преобразователь, содержащий пленку из полупроводникового полимерного широкозонного фотоэлектрического преобразователя и прозрачную пленку окиси титана (ΤίΟχ), согласно изобретению, эти пленки размещены на низкоомном кристаллическом кремнии, а поверх полимерной пленки нанесена текстура с антиотражающим покрытием.2. A hybrid photoelectric converter comprising a film of a semiconductor polymer wide-gap photoelectric Converter and a transparent film of titanium oxide (ΤίΟ χ ), according to the invention, these films are placed on low-impedance crystalline silicon, and an anti-reflection coating texture is applied over the polymer film.
Этим способом достигается более высокая эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую (КПД), а также снижение стоимости единицы выходной мощности электрической энергии.This method achieves a higher efficiency of converting solar energy into electrical energy (Efficiency), as well as reducing the cost of a unit of output power of electrical energy.
Гибридный фотоэлектрический преобразователь, содержащий пленку из полупроводникового полимерного широкозонного фотоэлектрического преобразователя и прозрачную пленку окиси титана (ΤίΘχ), размещен на низкоомном кристаллическом кремнии, а поверх полимерной пленки нанесена текстура с антиотражающим покрытием.A hybrid photoelectric converter containing a film of a semiconductor polymer wide-gap photoelectric converter and a transparent film of titanium oxide (ΤίΘ χ ) is placed on low-resistance crystalline silicon, and an anti-reflection coating texture is applied over the polymer film.
Гибридный фотоэлектрический преобразователь (рис.1) состоит из низкоомного кристаллического кремния (1) с омическим сопротивлением Я = (1-2) Ом, толщиной 300 мкм, ориентацией кристаллической решетки <100>, р-типа или п-типа проводимости. Поверхность кремния имеет структуру:A hybrid photoelectric converter (Fig. 1) consists of low-resistance crystalline silicon (1) with an ohmic resistance R = (1-2) Ohm, a thickness of 300 μm, an orientation of the crystal lattice <100>, p-type or p-type conductivity. The silicon surface has the structure:
• п+- р - р+ - при использовании базового кремния р-типа;• p + - p - p + - when using base silicon p-type;
• р+ - п - п+ - при использовании базового кремния п-типа.• p + - p - p + - when using p-type base silicon.
На поверхность кремния методом вакуумного напыления нанесен тонкий прозрачный слой окиси титана (ΤίΟχ) толщиной 0,1 мкм (2). Поверх пленки окиси титана нанесена пленка полимерного материала (3). Нанесение полимерной пленки проводилось методом центрофугирования: кремнивая пластина укреплялась на центрифуге, затем на нее наносился раствор полимера в циклогексаноне. После центрифугирования и сушки, на кремнии образовывался слой полимера толщиной 1,2 мкм. Поверх полимерной пленки нанесена текстура с антиотражающим покрытием (4), на которую падает солнечный свет (5).A thin transparent layer of titanium oxide (ΤίΟ χ ) with a thickness of 0.1 μm was deposited on the silicon surface by vacuum deposition (2). A film of polymer material (3) is deposited on top of the titanium oxide film. The polymer film was applied by centrifugation: a silicon wafer was mounted on a centrifuge, then a polymer solution in cyclohexanone was applied to it. After centrifugation and drying, a polymer layer 1.2 microns thick was formed on silicon. On top of the polymer film is applied a texture with an antireflection coating (4), on which sunlight is incident (5).
Работает гибридный фотоэлектрический преобразователь следующим образом. Солнечный свет через текстуру с антиотражающим покрытием (4) падает на пленку полимерного материала (3), проникает через тонкий прозрачный слой окиси титана (2) и достигает поверхности кремния (1). Отраженный свет от поверхности полимерной пленки, слоя окиси титана и поверхности кремния посредством антиотражающего покрытия частично возвращается в рабочую область фотоэлектрического преобразователя. Носители зарядов электроны, образовавшиеся в полимерной пленке (3) за счет поглощения в инфракрасной области спектра, транспортируются посредством пленки окиси титана (2) в рабочую область кремния (1).A hybrid photoelectric converter operates as follows. Sunlight through the anti-reflection coating texture (4) falls on the film of polymer material (3), penetrates through a thin transparent layer of titanium oxide (2) and reaches the silicon surface (1). The reflected light from the surface of the polymer film, the titanium oxide layer and the silicon surface is partially returned to the working area of the photoelectric converter by means of an antireflection coating. The charge carriers, the electrons formed in the polymer film (3) due to absorption in the infrared region of the spectrum, are transported by means of a titanium oxide film (2) to the working region of silicon (1).
- 2 017011- 2 017011
Эти электроны суммируются с носителями зарядов, образовавшимися в слое кремния за счет поглощения в видимой области спектра. Таким образом, происходит увеличение эффективности преобразования солнечного света в электрический ток. При этом КПД гибридного фотоэлектрического преобразователя достигает >20%, а стоимость единицы выходной мощности < 1 доллара США.These electrons are summed with charge carriers formed in the silicon layer due to absorption in the visible region of the spectrum. Thus, there is an increase in the conversion efficiency of sunlight into electric current. In this case, the efficiency of the hybrid photoelectric converter reaches> 20%, and the cost of a unit of output power <1 US dollar.
Источники информацииInformation sources
1. 1Шр://\у\у\у.зо1аг1юте.ги/ги/р\7се11з.1ит1.1 Sr: // \ y \ y \ u.so1ag1yute.gi / gi / p \ 7ce11z.1it
2. А.М. Разйауеу, А.А. Ваугатоу, Н.О. О)адоу Регзресйуе поп-ро11и!тд епегду зоигсез ίη ЛхсгЬащт. Ргосеебшд ТРЕ-2002, Ваки, рр.659-663.2. A.M. Raziaueu, A.A. Waugatow, N.O. O) adou regres popue ro11i! Rgoseebshd TRE-2002, Waki, pp. 659-663.
3. А. Ваугатоу, А. НазЫтоу, N. ЗаГагоу. С. Лкктебоу ТНегторНо1оуо11а1с зо1аг епегду сопусПсгз оп 111е Ьаз1з АУВУ1. Ргос. 1ЕЕЕ 4'1' \Уог1б сопГегепсе оп РНо1оуо11а1с Епегду Сопусгзюп, 2006, ^а1ко1оа, На\уаш ИЗА. ν.1, рр.651-654.3. A. Vaugatou, A. Nazytou, N. Zagago. S. Lktebou TnegtorNo1ooo11a1s zo1ag, first of all, sopusPsgz op 111e baz1z AUVU1. Rgos. IEEE 4 ' 1 ' \ Vog1b sopgegeps op RNo1oo11a1c Epegdu Sopuszhyup, 2006, ^ a1ko1oa, Na \ ua IZA. ν.1, pp. 651-654.
4. Е.Л. Александрова Светочувствительные полимерные полупроводники. Обзор. ФТП, 2004, т.38,в.1О, с.1153-1194; В. ^апд, М.К. ХУазПетзкг Ро1утег рЬо!ое1ес1пса1 зе11з 1. Атег. С’Нет. Зос, 119, 12 (1997); А.А. Еагасй, 1.С. Уешок Ро1утег р1ю1осе11з. Риге Арр1. С’Нет. А, 37 (11), 1507(2000).4. E.L. Aleksandrova Light-sensitive polymer semiconductors. Overview. FTP, 2004, vol. 38, v. 1O, pp. 1153-1194; B. ^ app, M.K. HUazPetzkGo1teg pOo! Oe1es1psa1 ze11z 1. Integ. S’No. Zos, 119, 12 (1997); A.A. Eagasy, 1.S. Poleuthera r1u1ose11z. Riga Arr 1. S’No. A, 37 (11), 1507 (2000).
5. 1. М. С. Ьагап)е1га, Н. 1. Кйоигу, ^. М. бе Аζеνебο, Е. А. бе Уазсопсе1оз, апб Е. Е. ба ЗПуа 1г. А ЗШсоп-Ро1утег Не1егоз1гис1иге Гог Зепзог АррНсаДопз. Вгах. ТРНуз. νο1. 32 по.2а Зао Раи1о, 2002.5. 1. M.S. Lagap) e1ga, N. 1. Kyoigu, ^. M. b. A е еб ν еб еб ο Е., E. A. b. Uazopsopsioz, apb E. E. ba ZPua 1d. And ZSchsop-Ro1uteg He1egoz1gis1ige Gog Zepzog ArrNsaDopz. Wow. TRNuz. νο1. 32 to 2a Zao Rai1o, 2002.
6. Р.Б.Салихов, А.Н.Лачинов, Р.Г.Рахмеев О механизмах проводимости в гетероструктурах кремний-полимер-металл.ФТП, 2007, т.41, в.10, с.1182-1186.6. R.B.Salikhov, A.N. Lachinov, R.G. Rakhmeev, Conductivity mechanisms in silicon-polymer-metal heterostructures. FTP, 2007, v.41, v.10, p.1182-1186.
7. Чугунов Л.С., Терехов А.К., Радин С.А. Кремниевый фотоэлектрический модуль и способ его изготовления. Патент ВИ 2292097 С1 Н01Б 31/18.7. Chugunov L.S., Terekhov A.K., Radin S.A. Silicon photovoltaic module and method for its manufacture. Patent VI 2292097 C1 H01B 31/18.
8. Лп Уоипд К1т, К^апдйее Бее, №1зоп Е. Соа1ез, Эаше1 Мозез, ТНис-Оиуеп Nдиуеп, Магк ИаШе, А1ап 1. Неедег ЕГПс1еп1 Тапбет Ро1утег Зо1аг Се11з ЕаЬпса1еб Ьу А11-Зо1иДоп Ргосеззтд. Заепсе 13 1и1у 2007: то1. 317. по. 5835, рр. 222-225.8. Ln Woopd K1t, K ^ apyee Bee, Nozop E. Sau1ez, Eache1 Mosez, This-Oiuep Ndieep, Magk IaShe, A1ap 1. Needeg EGnc1e1 Tapbet Poiuteg Zo1ag Ce11z Ebzezabe. Zaepse 13 1i1u 2007: then1. 317. by. 5835, r. 222-225.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/AZ2008/000002 WO2009105840A1 (en) | 2008-02-27 | 2008-02-27 | Method for increasing conversion efficiency of solar energy into electric power and a device for carrying out said method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201000446A1 EA201000446A1 (en) | 2011-08-30 |
| EA017011B1 true EA017011B1 (en) | 2012-09-28 |
Family
ID=41015456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201000446A EA017011B1 (en) | 2008-02-27 | 2008-02-27 | Method for increasing conversion efficiency of solar energy into electric power and a device for carrying out said method |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA017011B1 (en) |
| WO (1) | WO2009105840A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2586263C1 (en) * | 2014-12-08 | 2016-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Аналитические приборы и специальные технологии защиты" | Hybrid multilayer photoelectric converter |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4769682A (en) * | 1984-11-05 | 1988-09-06 | Energy Conversion Devices, Inc. | Boron doped semiconductor materials and method for producing same |
| KR940003430B1 (en) * | 1991-08-29 | 1994-04-22 | 주식회사 금성사 | Manufacturing method of solar cell forming antireflection film |
| JPH0722634A (en) * | 1993-06-22 | 1995-01-24 | Sharp Corp | Manufacture of solar cell |
| JP2006073950A (en) * | 2004-09-06 | 2006-03-16 | Kansai Electric Power Co Inc:The | High heat resistive semiconductor device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1801232C (en) * | 1991-06-04 | 1993-03-07 | Институт Физической Химии Им.Л.В.Писаржевского | Solid photogalvanic element for conversion of light energy into electric power |
-
2008
- 2008-02-27 EA EA201000446A patent/EA017011B1/en not_active IP Right Cessation
- 2008-02-27 WO PCT/AZ2008/000002 patent/WO2009105840A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4769682A (en) * | 1984-11-05 | 1988-09-06 | Energy Conversion Devices, Inc. | Boron doped semiconductor materials and method for producing same |
| KR940003430B1 (en) * | 1991-08-29 | 1994-04-22 | 주식회사 금성사 | Manufacturing method of solar cell forming antireflection film |
| JPH0722634A (en) * | 1993-06-22 | 1995-01-24 | Sharp Corp | Manufacture of solar cell |
| JP2006073950A (en) * | 2004-09-06 | 2006-03-16 | Kansai Electric Power Co Inc:The | High heat resistive semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201000446A1 (en) | 2011-08-30 |
| WO2009105840A1 (en) | 2009-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI693722B (en) | Integrated solar collectors using epitaxial lift off and cold weld bonded semiconductor solar cells | |
| JP6689456B2 (en) | Photovoltaic device with transparent tunnel junction | |
| KR101622090B1 (en) | Solar cell | |
| CN1207793C (en) | Organic photosensitive optoelectronic device with exciton blocking layer | |
| JP5714588B2 (en) | Crystalline solar cell, method for manufacturing solar cell of the above type, and method for manufacturing solar cell module | |
| CN107408632B (en) | Photoelectric conversion device and photoelectric conversion module | |
| US20120176077A1 (en) | Solar cell module having white back sheet | |
| US20110023960A1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
| US20080236661A1 (en) | Solar cell | |
| JP2002111031A (en) | Solid hetero junction and solid sensitization (photosensitive) photovoltaic cell | |
| Liu et al. | An 11%-power-conversion-efficiency organic–inorganic hybrid solar cell achieved by facile organic passivation | |
| JP2024038964A (en) | Solar battery and photovoltaic module | |
| US20180033905A1 (en) | Flexible silicon infrared emitter | |
| WO2012160764A1 (en) | Photoelectric conversion element | |
| US9412960B2 (en) | Light trapping architecture for photovoltaic and photodector applications | |
| EA017011B1 (en) | Method for increasing conversion efficiency of solar energy into electric power and a device for carrying out said method | |
| JP2013537366A (en) | Organic semiconductors as window layers for inorganic solar cells | |
| CN113178497B (en) | Ultraviolet detector based on quantum dots and manufacturing method | |
| CN116722060A (en) | Solar cell and photovoltaic module | |
| RU77505U1 (en) | PHOTOELECTRIC ELEMENT | |
| KR100581840B1 (en) | Light sensitized and P-N junction complexed solar cell and manufacturing method thereof | |
| US4352868A (en) | Double photoelectrochemical cell for conversion of solar energy to electricity | |
| CN220934090U (en) | Solar cell and photovoltaic module | |
| RU2569164C2 (en) | Thin-film solar cell | |
| CN117410361B (en) | Solar cell module and TOPCON structure cell with double-sided texturing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |