RU2442244C1 - Солнечный фотоэлектрический субмодуль - Google Patents
Солнечный фотоэлектрический субмодуль Download PDFInfo
- Publication number
- RU2442244C1 RU2442244C1 RU2010136639/28A RU2010136639A RU2442244C1 RU 2442244 C1 RU2442244 C1 RU 2442244C1 RU 2010136639/28 A RU2010136639/28 A RU 2010136639/28A RU 2010136639 A RU2010136639 A RU 2010136639A RU 2442244 C1 RU2442244 C1 RU 2442244C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- contact strips
- photocell
- width
- solar
- contact
- 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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Солнечный фотоэлектрический субмодуль содержит концентратор солнечного излучения и фотоэлемент с контактными полосками на фронтальной фоточувствительной поверхности фотоэлемента. Контактные полоски имеют в поперечном сечении вид трапеции с большим тыльным основанием, прилегающим к фронтальной поверхности фотоэлемента, боковые поверхности контактных полосок выполнены зеркальными. Ширина W1 тыльного основания контактных полосок, ширина W2 верхней поверхности контактных полосок и угол α между боковой поверхностью и тыльным основанием контактных полосок удовлетворяют определенным соотношениям. Конструкция фотоэлектрического субмодуля согласно изобретению позволяет уменьшить потери, связанные с затенением светочувствительной поверхности фотоэлемента. 4 ил.
Description
Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности к конструкции солнечного фотоэлектрического субмодуля, и может быть использовано в электронной промышленности для преобразования световой энергии в электрическую.
Известен солнечный фотоэлектрический субмодуль (см. патент RU 2382952, МПК F24J 2/08, опубликован 27.02.2010), включающий концентратор солнечного излучения, фотоэлемент, металлический теплоотводящий лоток с плоским дном, на внутренней поверхности которого установлен фотоэлемент. Металлическое теплоотводящее основание (лоток) является одним из электрических контактов фотоэлемента. Вторым контактом является верхнее металлическое покрытие фольгированного стеклотекстолита, закрепленного на теплоотводящем основании, к которому подведен ленточный контакт, присоединенный другим концом к контактной сетке фотоэлемента.
Недостатком данного солнечного фотоэлектрического модуля является затенение фоточувствительной области солнечного элемента полосками контактной сетки, что приводит к возникновению оптических потерь и уменьшению КПД преобразования солнечной энергии.
Известен солнечный фотоэлектрический субмодуль (см. патент RU 3207294, МПК F24J 2/08, H01L 31/052, опубликован 20.04.2004), содержащий концентратор солнечного излучения, солнечный фотоэлемент, металлическое теплоотводящее основание, на фронтальной поверхности которого установлен солнечный фотоэлемент. Металлическое теплоотводящее основание также является и одним из электрических контактов солнечного фотоэлемента. Вторым контактом является верхнее металлическое покрытие фольгированного стеклотекстолита, закрепленного на теплоотводящем основании, к которому подведен проволочный контакт, присоединенный другим концом к контактной сетке фотоэлемента. Коммутация солнечных фотоэлементов осуществляется через контакты, прикрепленные к металлическому основанию и верхнему металлическому покрытию стеклотекстолита.
Известен солнечный фотоэлектрический субмодуль (см. заявка US 20100132793, МПК H01L 31/00, опубликована 03.06.2010), включающий концентраторный солнечный элемент, подложку, на которой расположен солнечный элемент. Субмодуль содержит систему, закрывающую и защищающую солнечный элемент, расположенную на подложке, концентратор солнечного излучения. На фронтальной фоточувствительной поверхности солнечного элемента выполнены контактные полоски.
Недостатком известного солнечного фотоэлектрического субмодуля является недостаточный КПД преобразования солнечного излучения в электроэнергию из-за затенения фоточувствительной поверхности солнечного элемента контактными полосками.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является солнечный фотоэлектрический субмодуль (см. заявка РСТ WO 2010027018, МПК H01L 31/042; H01L 31/042, опубликован 11.03.2010), принятый за прототип. Субмодуль-прототип включает концентратор солнечного излучения и фотоэлемент с контактными полосками на фронтальной фоточувствительной поверхности фотоэлемента, закрепленный на подложке с теплоотводом.
В известном субмодуле для снижения омических потерь при повышенных рабочих токах уменьшают расстояние между контактными полосами. Однако такое техническое решение приводит к увеличению оптических потерь, вследствие увеличения затенения фоточувствительной поверхности фотоэлемента контактными полосками, что, в свою очередь, приводит к снижению КПД фотоэлемента. Для снижения оптических потерь уменьшают также ширину контактных полосок, но это приводит к увеличению контактного сопротивления между металлическими контактными полосками и полупроводниковой структурой, что, в свою очередь, также снижает КПД солнечного фотоэлемента.
Задачей заявляемого технического решения является разработка солнечного фотоэлектрического субмодуля с улучшенными параметрами за счет уменьшения потерь, связанных с затенением светочувствительной поверхности фотоэлемента.
Поставленная задача достигается тем, что в солнечном фотоэлектрическом субмодуле, включающем концентратор солнечного излучения и фотоэлемент с контактными полосками на фронтальной фоточувствительной поверхности фотоэлемента, контактные полоски имеют в поперечном сечении вид трапеции с большим тыльным основанием, прилегающим к фронтальной поверхности фотоэлемента, боковые поверхности контактных полосок выполнены зеркальными, ширина W1 тыльного основания контактных полосок, ширина W2 верхней (фронтальной) поверхности контактных полосок и угол α между боковой поверхностью и тыльным основанием контактных полосок удовлетворяют соотношениям:
W1=(0,05-0,1)l, мкм;
где l - расстояние между соседними контактными полосами,
2 мкм<W2<0,3·W1, мкм;
где h - высота контактных полосок, мкм,
D - размер апертуры концентратора, мкм,
F - фокусное расстояние концентратора, мкм.
Солнечный фотоэлектрический субмодуль предназначен для работы при высоких степенях концентрирования солнечного излучения более 500 крат. В этих условиях плотности фототока превышают 10 А/см2, что приводит в известных конструкциях солнечных элементов к увеличению омических потерь при протекании фототока от области генерации фотоносителей к токосборным контактным полосам и, как следствие этого, к снижению КПД фотоэлементов.
Условие обеспечивает выполнение требования попадания на фоточувствительную поверхность лучей, распространяющихся к фотоэлементу от концентратора и отражающихся от боковых поверхностей контактных полосок. При этом условие обеспечивает выполнение данного требования для лучей, падающих перпендикулярно поверхности фотоэлемента. Экспериментально найденные оптимальные величины соотношения дают величину данного ограничения α>49°-53°. Условие - обеспечивает выполнение данного требования для всех лучей, собираемых концентратором с размером апертуры D и фокусным расстоянием F. Большее же значение угла приводит к увеличению доли лучей, попадающих на фронтальную верхнюю поверхность контактной полоски шириной W2, т.к. при этом увеличивается соотношение W2/W1.
Экспериментально найденное оптимальное соотношение для концентраторов, например линз Френеля, составляет 0,25, что соответствует значению угла α2≈15°. Таким образом, угол α, соответствующий оптимальным значениям соотношений и , находится в диапазоне 49°-53°<α<60°.
Экспериментально найденное оптимальное расстояние между контактными полосами l=80 мкм, ширина тыльной поверхности контактных полосок W1=8 мкм, отношение , ширина фронтальной верхней поверхности контактных полосок W2=2 мкм при высоте контактной полоски h=6 мкм, отношение , а угол α>49°.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где:
на фиг.1 приведено схематическое изображение солнечного фотоэлектрического субмодуля;
на фиг.2 показано схематическое изображение части солнечного фотоэлектрического субмодуля;
на фиг.3 приведена схема падения и отражения лучей от концентратора на контактные полоски;
на фиг.4 изображена фотография маски фоторезиста.
На фиг 1 обозначены: 1 - концентратор солнечного излучения, 2 - фотоэлемент, 3 - контактные полоски, 4 - фронтальная фоточувствительная поверхность фотоэлемента, 5 - боковые поверхности контактных полосок, 6-9 - направление лучей солнечного излучения, 10 - маска фоторезиста.
Заявляемая конструкция солнечного фотоэлектрического субмодуля (см. фиг.1, фиг.2) включает концентратор солнечного излучения 1 и фотоэлемент 2 с контактными полосками 3 на фронтальной фоточувствительной поверхности 4 фотоэлемента 2. Контактные полоски 3 выполнены в поперечном сечении в виде трапеции с зеркальными боковыми поверхностями 5, тыльным основанием шириной W1, прилегающим к фронтальной фоточувствительной поверхности 4, верхней (фронтальной) поверхностью шириной W2 (см. фиг.3). Контактные полоски 3 выполнены на расстоянии l друг от друга. Угол α между боковой поверхностью 5 и тыльным основанием контактных полосок 3 выполнен равным . Лучи 6 и 7 от концентратора 1 падают на зеркальную боковую поверхность 5 контактных полосок 3, отражаются соответственно в лучи 8 и 9 и падают на фронтальную фоточувствительную поверхность 4 фотоэлемента 2. Конструкция выполнена таким образом, чтобы лучи, отраженные от зеркальной боковой поверхности 5 контактных полосок 3, не отразились обратно в воздушное пространство, и не попали на соседнюю контактную полоску 3. Контактные полоски 3 создают, например, методом электрохимического осаждения серебра через маску 10 фоторезиста (см. фиг.4). Полоски маски 10 фоторезиста были созданы в поперечном сечении в виде трапеции с меньшим тыльным основанием, прилегающим к фронтальной поверхности 4 фотоэлемента 2, и с большим верхним основанием. Серебро, благодаря высоким пластичным свойствам, точно повторяет профиль маски фоторезиста, таким образом, контактные полоски имеют в поперечном сечении вид трапеции с большим основанием, обращенным к фронтальной фоточувствительной поверхности 4 фотоэлемента 2.
Пример 1. Был изготовлен солнечный фотоэлектрический субмодуль, включающий концентратор солнечного излучения и фотоэлемент с контактными полосками на фронтальной фоточувствительной поверхности фотоэлемента. Контактные полоски выполнены в поперечном сечении в виде трапеции с зеркальными боковыми поверхностями методом электрохимического осаждения серебра через маску фоторезиста. Полоски маски фоторезиста были созданы в поперечном сечении в виде трапеции с узким тыльным основанием, прилегающим к фронтальной поверхности фотоэлемента, и с широким верхним основанием. Контактные полоски имели в поперечном сечении вид трапеции с большим тыльным основанием шириной W1=8 мкм, прилегающим к фронтальной поверхности фотоэлемента, и с фронтальной поверхностью шириной W2=2 мкм Контактные полоски были выполнены на расстоянии l=80 мкм друг от друга. Высота контактных полосок h=6 мкм. Угол α между боковой поверхностью и тыльным основанием контактной полоски был равен 60°.
Пример 2. Был изготовлен фотоэлектрический субмодуль, включающий концентратор солнечного излучения и фотоэлемент с контактными полосками на фронтальной фоточувствительной поверхности фотоэлемента. Контактные полоски были выполнены в поперечном сечении в виде трапеции с зеркальными боковыми поверхностями методом электрохимического осаждения серебра через маску фоторезиста. Полоски маски фоторезиста имели в поперечном сечении вид трапеции с меньшим тыльным основанием, прилегающим к фронтальной поверхности фотоэлемента, и с большим верхним основанием. Контактные полоски имели в поперечном сечении вид трапеции с тыльным основанием шириной W1=5 мкм, прилегающим к фронтальной поверхности фотоэлемента, и с фронтальной поверхностью шириной W2=2. Контактные полоски выполнены на расстоянии l=60 мкм друг от друга. Высота контактных полосок h=2 мкм. Угол α между боковой поверхностью и тыльным основанием контактной полоски был равен 53°.
Пример 3. Был изготовлен фотоэлектрический субмодуль, включающий концентратор солнечного излучения и фотоэлемент с контактными полосами на фронтальной фоточувствительной поверхности фотоэлемента. Контактные полоски были выполнены в поперечном сечении в виде трапеции с зеркальными боковыми поверхностями методом электрохимического осаждения серебра через маску фоторезиста. Полоски маски фоторезиста имели в поперечном сечении вид трапеции с меньшим тыльным основанием, прилегающим к фронтальной поверхности фотоэлемента, и с большим верхним основанием. Контактные полоски имели в поперечном сечении вид трапеции с большим тыльным основанием шириной W1=12 мкм, прилегающим к фронтальной поверхности фотоэлемента, и с фронтальной поверхностью шириной W2=4 мкм. Контактные полоски были выполнены на расстоянии l=120 мкм друг от друга. Высота контактных полосок h=6 мкм. Угол α между боковой поверхностью и тыльным основанием контактной полоски был равен 56°.
Пример 4. Был изготовлен фотоэлектрический субмодуль, включающий концентратор солнечного излучения и фотоэлемент с контактными полосами на фронтальной фоточувствительной поверхности фотоэлемента. Контактные полосы выполнены в сечении в виде пирамид с зеркальными боковыми поверхностями методом электрохимического осаждения серебра через маску фоторезиста. Полоски маски фоторезиста имели в поперечном сечении вид трапеции с меньшим тыльным основанием, прилегающим к фронтальной поверхности фотоэлемента, и с большим верхним основанием. Контактные полоски имеют в сечении вид трапеции с тыльным основанием шириной W1=5,5 мкм, прилегающим к фронтальной поверхности фотоэлемента, и с фронтальной поверхностью шириной W2=2 мкм. Контактные полоски были выполнены на расстоянии l=70 мкм друг от друга. Высота контактных полосок h=2 мкм. Угол α между боковой поверхностью и тыльным основанием контактной полоски был равен 49°.
Был получен солнечный фотоэлектрический модуль с высокими параметрами преобразования солнечной энергии в электрическую, благодаря уменьшению потерь на затенение фоточувствительной поверхности солнечных элементов до 5%.
Claims (1)
- Солнечный фотоэлектрический субмодуль, включающий концентратор солнечного излучения и фотоэлемент с контактными полосками на фронтальной фоточувствительной поверхности фотоэлемента, отличающийся тем, что контактные полоски имеют в поперечном сечении вид трапеции с большим тыльным основанием, прилегающим к фронтальной поверхности фотоэлемента, боковые поверхности контактных полосок выполнены зеркальными; при этом ширина W1 тыльного основания контактных полосок, ширина W2 фронтальной поверхности контактных полосок и угол α между боковой поверхностью и тыльным основанием контактных полосок удовлетворяют соотношениям:
W1=(0,05-0,1)l,
где l - расстояние между соседними контактными полосами;
2 мкм<W2<0,3·W1;
где h - высота контактных полосок,
D - размер апертуры концентратора,
F - фокусное расстояние концентратора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010136639/28A RU2442244C1 (ru) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | Солнечный фотоэлектрический субмодуль |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010136639/28A RU2442244C1 (ru) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | Солнечный фотоэлектрический субмодуль |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2442244C1 true RU2442244C1 (ru) | 2012-02-10 |
Family
ID=45853798
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010136639/28A RU2442244C1 (ru) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | Солнечный фотоэлектрический субмодуль |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2442244C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2496181C1 (ru) * | 2012-04-24 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Фотоэлектрический концентраторный субмодуль |
RU2731460C1 (ru) * | 2019-03-11 | 2020-09-03 | Александр Иванович Козлов | Мозаичный фотоприемник с предельной эффективностью преобразования изображений: конструкции и способы его изготовления (варианты) |
-
2010
- 2010-08-31 RU RU2010136639/28A patent/RU2442244C1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2496181C1 (ru) * | 2012-04-24 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Фотоэлектрический концентраторный субмодуль |
RU2731460C1 (ru) * | 2019-03-11 | 2020-09-03 | Александр Иванович Козлов | Мозаичный фотоприемник с предельной эффективностью преобразования изображений: конструкции и способы его изготовления (варианты) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4456107B2 (ja) | 光電変換装置および光電変換装置用基板 | |
US6333458B1 (en) | Highly efficient multiple reflection photosensitive optoelectronic device with optical concentrator | |
US20130340804A1 (en) | Solar cell module and ribbon assembly applied to the same | |
KR20120062431A (ko) | 태양전지 | |
US20190326460A1 (en) | Micro-Grid Luminescent Solar Concentrators and Related Methods of Manufacturing | |
WO2014172926A1 (zh) | 一种有效提高输出功率的太阳能光伏组件 | |
US20140150865A1 (en) | Concentrating solar cell | |
TWI545790B (zh) | 光電變換裝置 | |
JP5279412B2 (ja) | 光電池およびその製造方法 | |
RU2442244C1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический субмодуль | |
CN106952977B (zh) | 一种太阳能电池封装结构 | |
WO2019184576A1 (zh) | 一种太阳能电池 | |
JP2005217357A (ja) | 立体構造太陽電池及び立体構造太陽電池モジュール | |
KR101105247B1 (ko) | 측면 노광형 태양전지 | |
US20170084763A1 (en) | Semiconductor device | |
US20110259421A1 (en) | Photovoltaic module having concentrator | |
WO2018078659A1 (en) | Refined light trapping technique using 3-dimensional globule structured solar cell | |
RU2773716C1 (ru) | Концентраторный фотоэлектрический модуль с планарными элементами | |
RU2549686C1 (ru) | Фотоэлектрический преобразователь с наноструктурными покрытиями | |
US8878050B2 (en) | Composite photovoltaic device with parabolic collector and different solar cells | |
KR101459650B1 (ko) | 고성능 셀렉티브 에미터 소자 및 그 제조 방법 | |
KR101325136B1 (ko) | 태양전지 | |
JP2010199342A (ja) | 太陽電池とモジュール及び太陽光発電装置 | |
Cavalli et al. | Trapezoidal grid fingers to reduce shadowing loss and improve short circuit current | |
TWI381538B (zh) | A solar cell with a light-collecting structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 4-2012 FOR TAG: (54) |