RU2407108C2 - Concentrating solar cell - Google Patents
Concentrating solar cell Download PDFInfo
- Publication number
- RU2407108C2 RU2407108C2 RU2008113598/28A RU2008113598A RU2407108C2 RU 2407108 C2 RU2407108 C2 RU 2407108C2 RU 2008113598/28 A RU2008113598/28 A RU 2008113598/28A RU 2008113598 A RU2008113598 A RU 2008113598A RU 2407108 C2 RU2407108 C2 RU 2407108C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solar cell
- strips
- cell according
- collector
- current collector
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
Abstract
Description
Изобретение относится к полупроводниковым приборам, в частности к устройствам преобразования световой энергии в электрическую, и может быть использовано в концентраторных фотоэлектрических модульных установках.The invention relates to semiconductor devices, in particular to devices for converting light energy into electrical energy, and can be used in concentrator photovoltaic module installations.
При разработке солнечных элементов, работающих при высоких значениях концентрации солнечного излучения, одним из ключевых моментов является конструкция верхнего металлического электрода. С одной стороны, для уменьшения электрических потерь на контакте он должен обеспечить минимальное омическое сопротивление, с другой стороны, контактная сетка должна обеспечить минимальное затенение фоточувствительной области солнечного элемента. Учитывая, что в концентраторных солнечных элементах распределение солнечного излучения по поверхности фоточувствительной области происходит неравномерно, задача оптимизации топологии контактной сетки становится еще более сложной.When developing solar cells operating at high solar radiation concentrations, one of the key points is the design of the upper metal electrode. On the one hand, in order to reduce electrical losses at the contact, it must provide a minimum ohmic resistance, on the other hand, the contact grid must provide minimal shading of the photosensitive region of the solar cell. Given that in solar concentrator cells the distribution of solar radiation on the surface of the photosensitive region occurs unevenly, the task of optimizing the topology of the contact grid becomes even more difficult.
Известен концентраторный солнечный элемент (см. патент US № 4320250, МПК H01L 31/04, опубликован 16.03.1982), включающий подложку из полупроводниковой пластины, первый токосборный электрод, сформированный на тыльной поверхности подложки, легированный полупроводниковый слой, сформированный на верхней поверхности подложки, контактную сетку, сформированную на легированном полупроводниковым слое, и второй металлический электрод, сформированный методом электрогальваники на контактной сетке. Второй металлический электрод имеет ширину порядка менее 25 мкм, толщину по крайней мере больше ширины и, следовательно, резкие вертикальные контуры. Упомянутая контактная сетка имеет форму круга и выполнена в виде радиально расходящихся лучей из центра круга к краям. При этом каждый луч разделяется на два на расстоянии от центра к краю.A known concentrator solar cell (see US patent No. 4320250, IPC H01L 31/04, published March 16, 1982), comprising a substrate of a semiconductor wafer, a first collector electrode formed on the back surface of the substrate, a doped semiconductor layer formed on the upper surface of the substrate, a contact grid formed on a doped semiconductor layer, and a second metal electrode formed by electroplating on the contact grid. The second metal electrode has a width of the order of less than 25 μm, a thickness of at least more than the width and, therefore, sharp vertical contours. Mentioned contact grid has the shape of a circle and is made in the form of radially diverging rays from the center of the circle to the edges. In this case, each beam is divided into two at a distance from center to edge.
Известный элемент позволяет обеспечить равномерное собирание генерированных носителей заряда по всей площади солнечного элемента. К недостаткам известного решения относится сильное затенение, создаваемое такой контактной системой.The known element allows for uniform collection of the generated charge carriers over the entire area of the solar cell. The disadvantages of the known solutions include the strong shadowing created by such a contact system.
Известен концентраторный солнечный элемент для использования в концентраторах (см. патент US № 4227940, МПК H01L 31/06, опубликован 14.10.1980), включающий, как правило, круглую пластину, выполненную из кремния, имеющую проводимость от 0,5 до 1,5 Ом·см и имеющую тыльную и верхнюю поверхности. Пластина имеет диаметр около 2 дюймов, слой алюминия, сформированный на тыльной поверхности и воженный в кремниевую пластину с целью формирования р+ слоя, n+ слой, сформированный на верхней поверхности пластины, многослойную структуру металлического контакта выполненную на тыльной поверхности и обеспечивающую контакт к р+ слою, многослойную структуру металлического контакта сформированную на верхней поверхности и обеспечивающую контакт к n+ слою. Многослойная структура металлического контакта, сформированная на верхней поверхности, выполнена в виде двух осесимметричных шин, имеющих форму окружности, и примерно 300 радиально расходящихся клиновидных полосок. Примерно 150 клиновидных полосок проходят из области центра к краям контактной сетки, пересекая обе контактные шины, еще примерно 150 лучей выходят из первой контактной шины и соединяются со второй контактной шиной, находящейся на периферии контактной сетки. Еще одна окружность, имеющая очень малый диаметр, находится в центре фоточувствительной области, при этом не соприкасается с лучами.Known solar concentrator cell for use in concentrators (see US patent No. 4227940, IPC H01L 31/06, published 10/14/1980), which includes, as a rule, a round plate made of silicon, having a conductivity of from 0.5 to 1.5 Ohm · cm and having a back and top surface. The plate has a diameter of about 2 inches, an aluminum layer formed on the back surface and embedded in a silicon wafer to form a p + layer, an n + layer formed on the upper surface of the plate, a multilayer metal contact structure made on the back surface and providing contact to the p + layer , a multilayer metal contact structure formed on the upper surface and providing contact to the n + layer. The multilayer metal contact structure formed on the upper surface is made in the form of two axisymmetric tires having a circle shape and about 300 radially diverging wedge-shaped strips. Approximately 150 wedge-shaped strips extend from the center region to the edges of the contact grid, intersecting both contact buses, approximately 150 more rays exit the first contact bus and connect to the second contact bus located on the periphery of the contact grid. Another circle, having a very small diameter, is located in the center of the photosensitive region, while not in contact with the rays.
Недостатками данной конструкции являются большая область затенения, а также неэффективное собирание генерированных носителей заряда в центре фоточувствительной области, где полоски контактной сетки, выполненные в виде радиальных лучей, не соприкасаются с центральной окружностью.The disadvantages of this design are the large area of shading, as well as the inefficient collection of generated charge carriers in the center of the photosensitive region, where the strips of the contact grid, made in the form of radial rays, do not touch the central circle.
Известен концентраторный трехпреходный солнечный элемент (см. К.Nishioka, Т.Takamoto, Т.Agui, М.Kaneiwa, Y.Uraoka, Т.Fuyuki. - Solar Energy Materials and Solar Cells. - 90, 2006, 1308-1321), включающий нижний электрод, германиевую подложку с сформированным в ней переходом, переход на основе соединения GalnAs, переход на основе соединения GalnP, широкозонное окно, контактный слой GaAs, верхний серебряный электрод толщиной 5 мкм. Верхний электрод и расположенный под ним контактный слой GaAs сформированы в виде прямоугольной сетки, с двух сторон которой располагаются токосъемные шины, шириной 0,85 мм и длинной 7 мм. Расстояние между двумя упомянутыми шинами составляет 7 мм. Две упомянутые шины соединяются 55 токосъемными дорожками с шириной 7 мкм и расстоянием между дорожками 120 мкм.Known three-junction concentrator solar cell (see K. Nishioka, T. Takamoto, T. Agui, M. Kaneiwa, Y.Uraoka, T. Fuyuki. - Solar Energy Materials and Solar Cells. - 90, 2006, 1308-1321), including a lower electrode, a germanium substrate with a transition formed in it, a transition based on the GalnAs compound, a transition based on the GalnP compound, a wide-gap window, a GaAs contact layer, and an
Недостатком данной конструкции является то обстоятельство, что она оптимизирована под солнечное излучение, распределенное равномерно по площади солнечного элемента, в то время как в концентраторной солнечной энергоустановке солнечное излучение, падающее на солнечный элемент, распределено неравномерно, с максимальной концентрацией в центре солнечного элемента.The disadvantage of this design is that it is optimized for solar radiation distributed uniformly over the area of the solar cell, while in a concentrator solar power plant, solar radiation incident on the solar cell is distributed unevenly, with a maximum concentration in the center of the solar cell.
Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности и совокупности существенных признаков является конструкция концентраторного солнечного элемента, принятого за прототип (см. В. Galiniana, С.Algora, I. Rey-Stolle. - Comparison of 1D and 2D analysis of the front contact influence on GaAs concentrator solar cell performance. - Solar Energy Materials and Solar Cells. - 90, 2006, 2589-2604), включающая подложку со сформированной на ней гетероструктурой, контактный слой, нижний сплошной электрод и верхний электрод, выполненный в виде контактной сетки. Упомянутая контактная сетка формирует фоточувствительную область солнечного элемента в виде квадрата со сторонами размером 1 мм. Контактная сетка включает токосъемные шины шириной 100 мкм, расположенные по периметру фоточувствительной области, и угловые токосъемные полоски шириной 5 мкм, выходящие из токосъемных шин перпендикулярно сторонам квадрата и попарно соединяющиеся своими концами. Упомянутые токосъемные полоски, выходящие из середины каждого края фоточувствительной области, соединены в виде креста. Токосъемные дорожки и шины имеют удельное поверхностное сопротивление 0,35 Ом/□.Closest to the claimed solution in terms of technical nature and the combination of essential features is the design of a concentrator solar cell adopted as a prototype (see B. Galiniana, C. Algora, I. Rey-Stolle. - Comparison of 1D and 2D analysis of the front contact influence on GaAs concentrator solar cell performance. - Solar Energy Materials and Solar Cells. - 90, 2006, 2589-2604), including a substrate with a heterostructure formed on it, a contact layer, a lower solid electrode and an upper electrode made in the form of a contact grid. The contact grid mentioned above forms a photosensitive region of the solar cell in the form of a square with sides 1 mm in size. The contact grid includes
Известная конструкция концентраторного солнечного элемента-прототипа позволяет достичь меньших потерь, связанных с затенением фоточувствительной области солнечного элемента, по сравнению с предыдущими вариантами исполнения контактной сетки. К недостаткам данного технического решения относится недостаточно высокий коэффициент полезного действия (КПД) концентраторного солнечного элемента, работающего при высоких степенях концентрации солнечной энергии (500-1000 солнц). Причиной указанного недостатка является неоптимальная конструкция контактной сетки. При концентрации солнечного излучения основная часть падающего света приходится на центральную область солнечного элемента, а токосъем осуществляется с его углов. Для данной геометрии контактной системы носителям заряда, собранным в центре фоточувствительной площадки, необходимо проделать максимальный путь от центра к краям и далее по токосъемным шинам к углам солнечного элемента, что, учитывая электрическое сопротивление контактных дорожек, приводит к дополнительному падению напряжения и, следовательно, уменьшению КПД солнечного элемента.The known design of the concentrator solar cell prototype allows you to achieve lower losses associated with the shading of the photosensitive region of the solar cell, compared with previous versions of the contact grid. The disadvantages of this technical solution include the insufficiently high coefficient of performance (COP) of a concentrator solar cell operating at high degrees of solar energy concentration (500-1000 suns). The reason for this drawback is the non-optimal design of the contact grid. At a concentration of solar radiation, the main part of the incident light falls on the central region of the solar cell, and current collection is carried out from its corners. For this geometry of the contact system, charge carriers collected in the center of the photosensitive area need to make the maximum path from the center to the edges and further along the collector bars to the corners of the solar cell, which, given the electrical resistance of the contact paths, leads to an additional voltage drop and, therefore, decrease Efficiency of a solar cell.
Задачей заявляемого технического решения является создание концентраторного солнечного элемента, имеющего повышенный КПД за счет уменьшения сопротивления верхнего контакта и, следовательно, уменьшения омических потерь.The objective of the proposed technical solution is to create a concentrator solar cell having increased efficiency by reducing the resistance of the upper contact and, therefore, reducing ohmic losses.
Поставленная задача решается тем, что концентраторный солнечный элемент, выполнен в форме прямоугольника с соотношением длин сторон, находящимся в интервале от 1 до 1,5, и включает подложку, многослойную структуру, сформированную на подложке, с центральной фоточувствительной областью, контактный слой, сплошной нижний электрод и верхний электрод в виде контактной сетки. Контактная сетка содержит, по меньшей мере, одну токосъемную шину, расположенную по периметру фоточувствительной области, и токосъемные полоски. Токосъемные полоски эквидистантно выходят из по меньшей мере одной токосъемной шины под углом 35-55° к сторонам упомянутого прямоугольника и параллельные друг другу в пределах каждого из четырех сегментов, лежащих между взаимно перпендикулярными плоскостями, проведенными через середины противолежащих сторон упомянутого прямоугольника. По меньшей мере в одном углу прямоугольника к токосъемной шине прикреплен токоотвод, например, ультразвуковой (термозвуковой) сваркой или пайкой.The problem is solved in that the concentrator solar cell is made in the form of a rectangle with a ratio of side lengths ranging from 1 to 1.5, and includes a substrate, a multilayer structure formed on a substrate with a central photosensitive region, a contact layer, a solid bottom electrode and upper electrode in the form of a contact grid. The contact grid contains at least one current collector bus located along the perimeter of the photosensitive region, and current collector strips. Current collector strips equidistantly exit from at least one current collector bus at an angle of 35-55 ° to the sides of the said rectangle and parallel to each other within each of the four segments lying between mutually perpendicular planes drawn through the middle of the opposite sides of the said rectangle. At least in one corner of the rectangle, a collector is attached to the collector bus, for example, by ultrasonic (thermosonic) welding or soldering.
В концентраторном солнечном элементе токосъемные полоски одного сегмента могут быть смещены относительно токосъемных полосок соседнего сегмента вдоль линии раздела этих сегментов на расстояние d=1/2D, где D -расстояние между проксимальными концами соседних полосок.In a concentrator solar cell, the collector strips of one segment can be offset relative to the collector strips of an adjacent segment along the dividing line of these segments by a distance d = 1 / 2D, where D is the distance between the proximal ends of the neighboring strips.
Токосъемные полоски двух соседних сегментов могут быть расположены симметрично относительно плоскости, проходящей по линии раздела этих сегментов, при этом каждая токосъемная полоска одного сегмента может быть соединена с симметричной ей токосъемной полоской соседнего сегмента. В частности, соединение симметричных полосок соседних сегментов может быть выполнено сопряжением.Current collector strips of two adjacent segments can be located symmetrically with respect to a plane passing along the dividing line of these segments, while each current collector strip of one segment can be connected to the current collector strip of the adjacent segment symmetrical to it. In particular, the connection of symmetrical strips of adjacent segments can be performed by pairing.
Проксимальный конец каждой токосъемной полоски одного сегмента может быть отделен зазором от проксимального конца симметричной ей токосъемной полоски соседнего сегмента.The proximal end of each collector strip of one segment can be separated by a gap from the proximal end of the collector strip symmetrical to it of the adjacent segment.
Фоточувствительная область в концентраторном солнечном элементе может быть выполнена в форме круга; в форме круга, сплющенного с четырех сторон упомянутого прямоугольника; в форме квадрата со срезанными углами.The photosensitive region in the concentrator solar cell can be made in the shape of a circle; in the form of a circle flattened on four sides of the said rectangle; in the shape of a square with cut corners.
Контактная сетка может содержать четыре одинаковых осесимметричных токосъемных шины, отделенных друг от друга зазором вблизи осей симметрии прямоугольника.The contact grid may contain four identical axisymmetric slip rings, separated by a gap near the symmetry axes of the rectangle.
Наиболее предпочтительным является вариант, когда токосъемные полоски эквидистантно выходят из по меньшей мере одной токосъемной шины под углом 45° к сторонам упомянутого прямоугольника.Most preferred is the case where the current collector strips equidistantly exit from at least one current collector bus at an angle of 45 ° to the sides of said rectangle.
В заявляемой конструкции концентраторного солнечного элемента обеспечивается минимальная длина контактных полосок от центра солнечного элемента, т.е. области с максимальной концентрацией солнечного излучения, до токосъемной шины, в результате чего минимизируются потери на сопротивление контактной сетки. Данное преимущество позволяет достичь увеличения КПД заявляемого концентраторного солнечного элемента по сравнению с известным концентраторным солнечным элементом-прототипом.In the claimed design of the concentrator solar cell, the minimum length of the contact strips from the center of the solar cell is provided, i.e. areas with a maximum concentration of solar radiation, to the collector bus, as a result of which losses on the resistance of the contact grid are minimized. This advantage allows to increase the efficiency of the inventive concentrator solar cell in comparison with the known concentrator solar cell prototype.
Прямоугольная форма концентраторного солнечного элемента обусловлена необходимостью проведения резки полупроводниковой пластины на отдельные элементы. Оптимальной формой концентраторного солнечного элемента является квадрат (соотношение сторон равно 1), так как проекция падающего концентрированного солнечного излучения на солнечный элемент имеет форму круга или круга, сплющенного с четырех сторон, то при возрастании соотношения сторон прямоугольника до 1,5 возрастает доля площади солнечного элемента, не принимающей участие в генерации носителей заряда, что приводит к неэффективному использованию материала. Угол, под которым расположены токосъемные полоски к сторонам упомянутого прямоугольника, определяется из условий обеспечения минимального электрического сопротивления для части тока, генерированного в центральной области солнечного элемента, где концентрация солнечного излучения достигает максимального значения. Оптимальным значением данного угла является величина в 45°. При использовании углов, меньших или больших 35-55°, значительно возрастают потери на электрическом сопротивлении контактной сетки, и теряется конкурентное преимущество по сравнению с прототипом. Одинаковое расстояние между токосъемными полосками и их параллельность обуславливаются необходимостью обеспечения равномерного токосъема.The rectangular shape of the concentrator solar cell is due to the need to cut the semiconductor wafer into individual cells. The optimal shape of a concentrator solar cell is a square (the aspect ratio is 1), since the projection of the incident concentrated solar radiation on the solar cell has the shape of a circle or a circle flattened on four sides, then with an increase in the aspect ratio of the rectangle to 1.5, the fraction of the solar cell area increases not participating in the generation of charge carriers, which leads to inefficient use of the material. The angle at which the collector strips are located to the sides of the said rectangle is determined from the conditions for ensuring the minimum electrical resistance for the part of the current generated in the central region of the solar cell, where the concentration of solar radiation reaches its maximum value. The optimal value for this angle is a value of 45 °. When using angles smaller or larger than 35-55 °, losses on the electrical resistance of the contact grid increase significantly, and the competitive advantage is lost compared with the prototype. The same distance between the collector strips and their parallelism are determined by the need to ensure uniform collector.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где:The claimed invention is illustrated by drawings, where:
на фиг.1 приведен вид сбоку концентраторного солнечного элемента-прототипа в поперечном сечении по А-А;figure 1 shows a side view of a concentrator solar cell prototype in cross section along aa;
на фиг.2 показан вид сверху концентраторного солнечного элемента-прототипа;figure 2 shows a top view of a concentrator solar cell prototype;
на фиг.3 приведен вид сбоку заявляемого концентраторного солнечного элемента в поперечном сечении по Б-Б;figure 3 shows a side view of the inventive concentrator solar cell in cross section along BB;
на фиг.4 показан вид сверху заявляемого концентраторного солнечного элемента со смещенными токосъемными полосками и четырьмя осесимметричными токосъемными шинами;figure 4 shows a top view of the inventive concentrator solar cell with offset current collector strips and four axisymmetric current collector buses;
на фиг.5 показан вид сверху заявляемого концентраторного солнечного элемента с симметрично расположенными разомкнутыми токосъемными полосками и четырьмя осесимметричными токосъемными шинами;figure 5 shows a top view of the inventive concentrator solar cell with symmetrically located open collector strips and four axisymmetric collector buses;
на фиг.6 показан вид сверху заявляемого концентраторного солнечного элемента с симметрично расположенными токосъемными полосками, соединенными проксимальными концами, и одной токосъемной шиной;Fig.6 shows a top view of the inventive concentrator solar cell with symmetrically located collector strips connected by proximal ends and one collector bus;
на фиг.7 показан вид сверху заявляемого концентраторного солнечного элемента с симметрично расположенными токосъемными полосками, соединенными сопряжением проксимальными концами, и одной токосъемной шиной.Fig.7 shows a top view of the inventive concentrator solar cell with symmetrically located collector strips connected by pairing with the proximal ends, and one collector bus.
Концентраторный солнечный элемент-прототип 1 включает нижний электрод 2, подложку 3, сформированную на ней гетероструктуру 4, контактный слой 5, верхний электрод, состоящий из токосъемной шины 6 и токосъемных полосок 7. Конструкция верхнего электрода концентраторного солнечного элемента-прототипа видна на фиг.2.The concentrator solar cell prototype 1 includes a
Концентраторный солнечный элемент 8 (см. фиг.3) включает нижний электрод 2, подложку 3, сформированную на ней гетероструктуру 4, контактный слой 9, верхний электрод (см. фиг.4), состоящий из четырех токосъемных шин 10 и токосъемных полосок 11. Фоточувствительная область 12 солнечного элемента 8 может иметь форму круга (см. фиг.4, 6), форму круга, сплющенного с четырех сторон упомянутого прямоугольника (см. фиг.7); форму квадрата со срезанными углами (см. фиг.5), что позволяет увеличить фотоактивную область 12 солнечного элемента 8. В каждом из четырех сегментов а, б, в и г фоточувствительной области 12 токосъемные полоски 11 параллельны друг другу. Контактные токосъемные полоски 11 располагают в сегментах а, б, в и г под углом 35-55° к боковой грани 13 солнечного элемента 8. Для более равномерного токосъема токосъемные полоски 11 (см. фиг.4) одного сегмента (например, а) могут быть смещены относительно токосъемных полосок 11 соседнего сегмента (например, б) вдоль линии раздела этих сегментов на расстояние d=1/2D, где D - расстояние между проксимальными концами 14 соседних полосок 11. Токосъемные полоски 11 (см. фиг.5) двух соседних сегментов (например, а и б) могут быть расположены симметрично относительно плоскости, проходящей по линии раздела этих сегментов. В случае, если реализация контактной сетки с контактными полосками 11 технологически окажется слишком сложной, каждая токосъемная полоска 11 одного сегмента (например, а) может быть соединена с симметричной ей токосъемной полоской 11 соседнего сегмента (например, б). В частности, соединение симметричных полосок 11 соседних сегментов (например, б и в) может быть выполнено сопряжением 15 (см. фиг.7). Как показано на фиг.5, проксимальный конец 14 каждой токосъемной полоски 11 одного сегмента (например, б) может быть отделен зазором 16 от проксимального конца 14 симметричной ей токосъемной полоски 11 соседнего сегмента (например, в), что позволяет увеличить фотоактивную площадь. В каждом углу квадрата к токосъемной шине 10 прикреплен ультразвуковой или термозвуковой микросваркой токоотвод 17, выполненный, например, в виде проволоки из золота.The concentrator solar cell 8 (see FIG. 3) includes a
Увеличение КПД заявляемого концентраторного солнечного элемента подтверждается проведенной численной оценкой. Конструкция контактной сетки концентраторного солнечного элемента-прототипа 1 представлена на фиг.2, а конструкция используемой в численной оценке контактной сетки заявляемого солнечного элемента 8 представлена на фиг.4. Размер фоточувствительной области 12 в обоих случаях будет равен 1 мм (длина стороны квадрата на фиг.2 и диаметр круга на фиг.4). Ширина контактных полосок 7 и 11 равна 5 мкм, удельное поверхностное сопротивление 0,35 Ом/□. Ширина токосъемных шин 10, расположенных по периметру фоточувствительной области 12 (фиг.4), равна 100 мкм. Учитывая симметричность рисунка контактной сетки концентраторного солнечного элемента-прототипа 1 и концентраторного солнечного элемента 8, задача определения падения напряжения будет решаться только для области, составляющей 1/8 от всей площади солнечного элемента и выделенной жирной штриховой линией на фиг.2 и 4. Учитывая симметричность распределения интенсивности солнечного излучения, а также схожесть геометрии контактных полосок 7 и 11, различиями в падении напряжения на контактных полосках 7 и 11, представленных соответственно на фиг.2 и фиг.4, можно пренебречь. Таким образом, задача сводится к определению падения напряжения на токосъемных шинах 6 и 10 для двух указанных выше вариантов исполнения контактной сетки. Величина падения напряжения на токосъемной шине 6 и 10 между двумя контактными полосками 11 (n-1 и n) равнаThe increase in efficiency of the inventive concentrator solar cell is confirmed by a numerical evaluation. The design of the contact grid of the concentrator solar cell prototype 1 is presented in figure 2, and the design used in the numerical evaluation of the contact grid of the inventive solar cell 8 is presented in figure 4. The size of the
где Jk - величина силы тока, протекающей по k-ой токосъемной полоске 11; m=5 - число токосъемных полосок 11 в рассматриваемой области; rn -сопротивление участка токосъемной шины 6, 10 между контактными полосками 11 (n-1 и n), которое можно выразить какwhere J k is the magnitude of the current flowing along the k-th
где ln - длина этого участка токосъемной шины 6, 10; Wn - его ширина в случае конструкции контактной сетки, представленной на фиг.2, или эффективная ширина для случая конструкции контактной сетки, представленной на фиг.4; ρs - удельное поверхностное сопротивление. С учетом формулы (1) суммарное падение напряжения на токосъемной шине 6, 10 может быть выражено следующим образом:where l n is the length of this section of the
Считая, что падающее на солнечный элемент 1 и 8 концентрированное солнечное излучение распределено по закону Гаусса, а также что плотность тока короткого замыкания при одном солнце равна 14 мА/см2, расчет по формуле (3) при концентрации 1000 солнц дает величину падения напряжения 60 мВ и 20 мВ соответственно для солнечных элемента 1 и солнечного элемента 8. Таким образом, заявляемая конструкция концентраторного солнечного элемента 8 позволяет в три раза уменьшить потери на сопротивлении контактной сетки при высоких уровнях концентрации солнечного излучения, что может дать увеличение абсолютного значения КПД на 0,5-1%. Дополнительным положительным эффектом может являться снижение стоимости концентраторного солнечного элемента 8 за счет уменьшения его размеров без уменьшения площади фоточувствительной области 12.Assuming that the concentrated solar radiation incident on solar cells 1 and 8 is distributed according to the Gauss law, and also that the short circuit current density at one sun is 14 mA / cm 2 , calculation by formula (3) at a concentration of 1000 suns gives a voltage drop of 60 mV and 20 mV, respectively, for solar cell 1 and solar cell 8. Thus, the claimed design of the concentrator solar cell 8 allows three times to reduce losses on the resistance of the contact grid at high levels of solar concentration radiation, which can give an increase in the absolute value of the efficiency by 0.5-1%. An additional positive effect may be a decrease in the cost of the concentrator solar cell 8 by reducing its size without reducing the area of the
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008113598/28A RU2407108C2 (en) | 2008-04-07 | 2008-04-07 | Concentrating solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008113598/28A RU2407108C2 (en) | 2008-04-07 | 2008-04-07 | Concentrating solar cell |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008113598A RU2008113598A (en) | 2009-10-20 |
RU2407108C2 true RU2407108C2 (en) | 2010-12-20 |
Family
ID=41262423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008113598/28A RU2407108C2 (en) | 2008-04-07 | 2008-04-07 | Concentrating solar cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2407108C2 (en) |
-
2008
- 2008-04-07 RU RU2008113598/28A patent/RU2407108C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Galiniana, C.Algora, I.Rey-Stolle. - Comparison of ID and 2D analysis of the front contact influence on GaAs concentrator solar cell performance. - Solar Energy Materials and Solar Cells. - 90, 2006, 2589-2604. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008113598A (en) | 2009-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9806206B2 (en) | Optimized grid design for concentrator solar cell | |
US4228315A (en) | Solar cell grid patterns | |
US4110122A (en) | High-intensity, solid-state-solar cell device | |
CA1073996A (en) | Photovoltaic system including a lens structure | |
KR101894585B1 (en) | Solar cell | |
US4283589A (en) | High-intensity, solid-state solar cell | |
EP2126978B1 (en) | Solar cell contact fingers and solder pad arrangement for enhanced efficiency | |
Hermle et al. | Shading effects in back-junction back-contacted silicon solar cells | |
CN103280465B (en) | A kind of solar photovoltaic assembly being effectively improved output | |
CN107170841A (en) | Solar cell photovoltaic module and solar cell photovoltaic component | |
WO2009022945A1 (en) | Electromagnetic emission converter | |
EA017920B1 (en) | Electromagnetic radiation converter and a battery | |
US20110079270A1 (en) | Concentrator photovoltaic cell | |
US20180062002A1 (en) | Solar cell | |
JP5667280B2 (en) | Solar cell and manufacturing method thereof | |
US3278337A (en) | Device for converting radiant energy into electrical energy | |
CN114023832A (en) | Main-grid-free IBC battery unit and IBC battery assembly | |
RU2407108C2 (en) | Concentrating solar cell | |
CN207587743U (en) | Solar cell photovoltaic module and solar cell photovoltaic component | |
JP3198451U (en) | 4 busbar solar cells | |
US20170084763A1 (en) | Semiconductor device | |
KR101358857B1 (en) | Solar cell | |
RU2442244C1 (en) | The superconducting spin gate | |
KR20100064478A (en) | Solar cell | |
KR101109087B1 (en) | Improved Solar Cell and Method for connecting the Solar cell between |