Материалы портала «Научная Россия»

Сотрудники НИИЯФ МГУ предложили новую концепцию солнечных батарей

Сотрудники отдела микроэлектроники НИИЯФ МГУ - Алла Чеботарева, Татьяна Кост, Геннадий Унтила - предложили инновационную конструкцию солнечных элементов Laminated Grid Cell (LGCell), чтобы уменьшить стоимость вырабатываемой ими электроэнергии.

Сотрудники отдела микроэлектроники НИИЯФ МГУ - Алла Чеботарева, Татьяна Кост, Геннадий Унтила - предложили инновационную конструкцию солнечных элементов Laminated Grid Cell (LGCell), чтобы уменьшить стоимость вырабатываемой ими электроэнергии. 

Статья о работе «Двусторонний концентраторный солнечный элемент из кристаллического кремния n-типа без применения серебра» опубликована в журнале «Progress in photovoltaics: research and applications». Примечательно то, что в журнале это первая статья, подготовленная исключительно российскими авторами.

«Конструкция LGCell родилась и развивается именно в НИИЯФ. Её изюминка – проволоки и плёнки прозрачного проводящего оксида; этим занимаемся мы. Соавторы из компании «Солнечный ветер» изготавливают диффузионные кремниевые структуры для LGCell, а из ФТИ им. А.Ф. Иоффе несут ответственность за корректность измерений параметров солнечных элементов», - рассказал ведущий научный сотрудник отдела микроэлектроники НИИЯФ МГУ, кандидат физико-математических наук Геннадий Унтила.

«Чтобы снизить стоимость электроэнергии, вырабатываемой солнечными элементами из кристаллического кремния, необходимо уменьшать их толщину, сделать двусторонними, концентраторными, изготовить из кремния n-типа без применения серебра», - поясняют авторы в статье.

Уменьшение толщины обусловлено тем, что более половины стоимости солнечного модуля составляет цена кремниевых пластин. Если сделать солнечные элементы двусторонними, то можно увеличить энерговыработку фотоэлектрических систем за счёт использования света, падающего на тыльную поверхность примерно на 10-50%. Концентрирование света с помощью дешёвых линз и отражателей позволяет увеличить энерговыработку фотоэлектрических систем без увеличения площади дорогостоящих солнечных элементов. Изготовление солнечных элементов из кремния n-типа предпочтительнее по двум причинам: из-за слабой чувствительности к обычным примесям (например железу) и дефектам, а также их стабильности, а отказ от применения серебра связан с ростом на него цены. 

LGCell (на рисунке) состоит из электродов из плёнок прозрачного проводящего оксида (TCO), нанесённых на обе поверхности солнечных элементов, которые одновременно выполняют роль антиотражающего и пассивирующего покрытия; а также контактной сетки из проволоки, прикреплённой к поверхности ТСО низкотемпературным ламинированием.

Контакты LGCell симметричны, что позволяет изготавливать двусторонние солнечные элементы и уменьшать их толщину с минимальным риском их повреждения, кроме этого они применимы к солнечным элементам из кремниевых пластин как p-, так и n-типа. LGCell обеспечивают сочетание рекордно низких резистивных и оптических потерь, что позволяет использовать солнечные элементы в низкоконцентраторных системах.

 

 На диаграмме приведена история увеличения параметров двусторонних концентраторных солнечных элементов конструкции LGCell, из которой видно, что за последние менее чем 2 года КПД LGCell при лицевом освещении был увеличен примерно на 1%, с 16.6% до 17.6%, а КПД при тыльном освещении  – на 3.5%, с 14.6% до 18.1%.

 

 

 

 

 

Учёные также провели сравнение параметров изготовленного солнечного элемента LGCell и коммерчески доступного высокоэффективного двустороннего солнечного элемента из кремния n-типа (Reference Cell) в условиях освещения концентрированным светом. Видно, что при C = 1X КПД у LGCell ниже, чем у Reference Cell, однако при C = 4–5X КПД у LGCell значительно выше.

Причина состоит в том, что величина последовательного сопротивления у Reference Cell более чем в два раза меньше. Преимущество LGCell достигнуто именно за счёт проводящего покрытия и проволочных контактов.

 Авторы работы заявляют, что сочетание в одном солнечном элементе свойств двусторонности и концентраторности, которыми характеризуется солнечный элемент конструкции LGCell, не имеет аналогов.

Источник: www.sinp.msu.ru

lgcell алла чеботарева геннадий унтила ниияф мгу солнечные батареи татьяна кост

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий