RU57054U1

RU57054U1 - SOLAR ENERGY CONVERTER TO ELECTRICAL

Info

Publication number: RU57054U1
Application number: RU2006117561/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Тутов
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2006-09-27

Abstract

Полезная модель относится к полупроводниковым преобразователям солнечной энергии в электрическую (к гелиотехнике) и может быть использована в производстве солнечных батарей.The utility model relates to semiconductor converters of solar energy into electrical energy (to solar technology) and can be used in the manufacture of solar cells.

Суть: предложена конструкция преобразователя солнечной энергии в электрическую, включающего полупроводниковые фотопреобразователи с р-n-переходом, систему концентрирующих свет зеркал, устройство для разложения света в спектр, набор фотоэлементов выполненный из полупроводников с максимумами поглощения излучения соответствующими различным длинам волн излучения: λ=0,25÷2,5 мкм.Essence: the design of a solar-to-electric energy converter is proposed, including semiconductor photoconverters with a pn junction, a system of light-concentrating mirrors, a device for decomposing light into a spectrum, a set of photocells made of semiconductors with radiation absorption maxima corresponding to different radiation wavelengths: λ = 0 , 25 ÷ 2.5 μm.

Description

Известен солнечный элемент (патент РФ №2242064, МПК 7 Н 01 L 31/04, 2004 г.). Суть: предложена конструкция солнечного элемента, содержащего базовую область одного типа проводимости преимущественно толщиной 30-170 мкм, р-n-переход и контактную гребенку на лицевой стороне, а также сильнолегированный слой того же, что и база, типа проводимости и омический контакт на тыльной стороне, причем сильнолегированный слой на тыльной стороне соединен с решеткой, изготовленной из кремния, а омический контакт с тыльной стороны связан с решеткой и сильнолегированным слоем. Кроме того, базовую область и решетку предлагается изготавливать на основе пластин с различной кристаллографической ориентацией. В частности, базовая область может быть сформирована на пластине кремния ориентации (111), а решетка - на основе пластин кремния ориентации (100). Технический результат изобретения - повышение прочности солнечных элементов. Недостатки: сложность конструкции, низкий КПД.A known solar cell (RF patent No. 2222064, IPC 7 H 01 L 31/04, 2004). Essence: the design of a solar cell containing a base region of one type of conductivity predominantly 30-170 μm thick, a pn junction and a contact comb on the front side, as well as a heavily doped layer of the same base as the conductivity type and ohmic contact on the back side, and the heavily doped layer on the back side is connected to the lattice made of silicon, and the ohmic contact on the back side is connected to the lattice and the heavily doped layer. In addition, the base region and lattice are proposed to be made on the basis of plates with different crystallographic orientations. In particular, the base region can be formed on a silicon plate of orientation (111), and the lattice can be formed on the basis of silicon plates of orientation (100). The technical result of the invention is to increase the strength of solar cells. Disadvantages: design complexity, low efficiency.

Более близким по устройству является фотоэлемент (патент РФ №2222846, МПК 7 Н 01 L 31/04, 2004 г.). Суть: предложенный фотоэлемент, преобразующий в электрическую энергию электромагнитное излучение заданного спектрального диапазона, содержит расположенные на металлической пластине слои полупроводника n- и р-типа с р-n-переходом между ними и прозрачный электропроводящий слой. При этом в указанный слой полупроводника n-типа дополнительно введены наночастицы металла размером много меньше длины волны указанного излучения при концентрации указанных наночастиц в указанном слое (1-5)*10^-2 объемных долей. В Closer to the device is a photocell (RF patent No. 2222846, IPC 7 H 01 L 31/04, 2004). Essence: the proposed photocell, which converts electromagnetic radiation of a given spectral range into electrical energy, contains n- and p-type semiconductor layers with a pn junction between them and a transparent electrically conductive layer located on a metal plate. At the same time, metal nanoparticles with a size much smaller than the wavelength of the specified radiation are additionally introduced into the indicated layer of the n-type semiconductor at the concentration of these nanoparticles in the specified layer (1-5) * 10 ^-2 volume fractions. AT

результате повышается КПД устройства. Недостатки: сложность изготовления, низкий КПД.As a result, the efficiency of the device increases. Disadvantages: manufacturing complexity, low efficiency.

В основу полезной модели поставлена техническая задача увеличения КПД устройства, преобразующего энергию солнечного излучения в электрическую энергию.The utility model is based on the technical task of increasing the efficiency of a device that converts the energy of solar radiation into electrical energy.

Технический результат достигается тем, что для концентрации энергии солнечного излучения используют вогнутые зеркала, почти полностью отражающие падающее на них излучение; пучок солнечного света разлагается в спектр устройством для разложения света в спектр, например, призмой или дифракционной решеткой; в качестве фотоэлементов, преобразующих энергию света в электрическую энергию, выступают фотопреобразователи с р-n-переходом, изготовленные из полупроводников с максимумами поглощения излучения соответствующими различным длинам волн излучения (λ=0,25 ÷2,5 мкм).The technical result is achieved by the fact that for the concentration of energy of solar radiation using concave mirrors that almost completely reflect the radiation incident on them; a sunlight beam is decomposed into a spectrum by a device for decomposing light into a spectrum, for example, a prism or a diffraction grating; photovoltaic cells with pn junction made of semiconductors with radiation absorption maxima corresponding to different radiation wavelengths (λ = 0.25 ÷ 2.5 μm) act as photocells that convert light energy into electrical energy.

На фиг.1 представлена схема преобразователя солнечной энергии в электрическую. Состоит из параболических зеркал 1 и 2, устройства для разложения света в спектр, например, призмы 3, фотопреобразователей с р-n-переходом, изготовленных из полупроводников с максимумами поглощения излучения, соответствующими различным длинам волн излучения (λ=0,25÷2,5 мкм) 5, и проводников для включения в цепь 6. Солнечные лучи 7.Figure 1 presents a diagram of a converter of solar energy into electrical energy. It consists of parabolic mirrors 1 and 2, a device for decomposing light into a spectrum, for example, prism 3, photoconverters with a pn junction made of semiconductors with radiation absorption maxima corresponding to different radiation wavelengths (λ = 0.25 ÷ 2, 5 μm) 5, and conductors for inclusion in the circuit 6. Sun rays 7.

Преобразователь солнечной энергии в электрическую работает следующим образом: солнечные лучи 7 падают на параболическое зеркало 2, концентрируются и попадают на параболическое зеркало 1, которое преобразует расходящийся пучок лучей в пучок параллельных лучей. Далее пучок параллельных лучей разлагается в спектр 4.Свет с различными длинами волн падает на соответствующие фотопреобразователи, и энергия света преобразуется в электрическую энергию.The converter of solar energy into electrical energy works as follows: the sun's rays 7 fall on a parabolic mirror 2, concentrate and fall on a parabolic mirror 1, which converts a diverging beam of rays into a beam of parallel rays. Next, a beam of parallel rays is decomposed into spectrum 4. Light with different wavelengths falls on the corresponding photoconverters, and the light energy is converted into electrical energy.

Таким образом, описанное выше устройство позволит повысить КПД преобразования солнечной энергии в электрическую до 30% и даже чуть больше.Thus, the device described above will increase the efficiency of converting solar energy into electrical energy up to 30% and even a little more.

Claims

A solar to electric energy converter including semiconductor photoconverters with a pn junction, characterized in that the design includes a system of light-concentrating mirrors, a device for decomposing light into a spectrum, and a set of photocells made of semiconductors with radiation absorption maxima corresponding to different radiation wavelengths : λ = 0.25 ÷ 2.5 μm.