Двусторонний солнечный фотопреобразователь (варианты)



Двусторонний солнечный фотопреобразователь (варианты)
Двусторонний солнечный фотопреобразователь (варианты)
Двусторонний солнечный фотопреобразователь (варианты)

 


Владельцы патента RU 2531768:

Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (RU)

Изобретение относится к области солнечной фотоэнергетики, а именно к устройствам для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую.

Предложены два варианта двустороннего солнечного фотопреобразователя (ФП), содержащего два идентичных солнечных элемента (СЭ) на основе сенсибилизированных металло-оксидных (МО) мезоструктур, освещаемые поверхности которых ориентированы в противоположных направлениях. В первом варианте ФП оба СЭ смонтированы на общем проводящем заднем контакте из гибкой металлической основы с нанесенным на обе ее поверхности проводящим покрытием, а верхние проводящие контакты представляют собой гибкие полимерные прозрачные пленки с нанесенным на них проводящим прозрачным покрытием. Во втором варианте изобретения оба СЭ смонтированы на общем проводящем заднем контакте из стеклянной пластины, с нанесенным на обе ее поверхности проводящим покрытием, а верхние проводящие контакты представляют собой стеклянные пластины с нанесенным на них проводящим прозрачным покрытием. Сенсибилизированные МО мезоструктуры нанесены на проводящее прозрачное покрытие на полимерных прозрачных пленках (вариант 1) или на проводящее прозрачное покрытие на стеклянных пластинах, используемых в качестве верхних проводящих контактов (вариант 2). В качестве сенсибилизированных МО мезоструктур для обоих идентичных СЭ используются сенсибилизированные нанокристаллические металло-оксиды, выбранные из группы: диоксид титана, оксид цинка, оксид никеля, оксид железа или их смеси.

Предложенный ФП обеспечивает прямое преобразование световой энергии в электрическую с высокой эффективностью как при высокой интенсивности излучения (AM1.5, 1000 Вт/м2), так и при низкой и диффузной освещенности, в том числе внутри помещения (с интенсивностью в пределах 10-100 Вт/м2). 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области солнечной фотоэнергетики, а именно к устройствам для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую на основе сенсибилизированных металло-оксидных солнечных элементов. Наиболее успешно настоящее изобретение может быть применено в отдельно стоящих солнечных фотопреобразователях малой и средней площади для выработки электричества в условиях малого и диффузного освещения низкой интенсивности, в частности внутри помещения.

В последнее десятилетие в мире сформировалась огромная быстро развивающаяся индустрия производства солнечных панелей, которая показывает ежегодный прирост ~40%. Так, мощность произведенных в 2011 г. в мире солнечных батарей превысила величину в 20 ГВт, а годовой оборот средств, связанных с исследованием, производством и разработкой инфраструктуры солнечных элементов и панелей, составил около 100 млрд. долларов США. Развитие солнечной энергетики требует постоянного совершенствования параметров фотопреобразователей и солнечных элементов (СЭ). Наряду с развитием солнечной фотоэнергетики, ориентированной для работы с интенсивными потоками света на открытом пространстве (outdoor conditions), в последние годы важным направлением стало проведение адаптации СЭ для работы при низкой освещенности: в условиях затенения и при диффузной освещенности, в частности внутри помещения, где преобладает спектр отраженного света (indoor conditions).

Эффективность работы СЭ в условиях стандартного прямого солнечного излучения (интенсивность освещения AM 1.5 или 1000 Вт/м2) определяется специально подбираемыми параметрами, которые не совпадают с характеристиками СЭ, ориентированных на работу в условиях низкой и диффузной освещенности (10-100 Вт/м2). Следует отметить, что в реальных условиях, в которых большую часть времени функционирует фотопреобразователь (ФП), расположенный на широте средней или северной Европы или средней полосы России, преобладает низкая и даже диффузная освещенность. Традиционные СЭ на основе кристаллического или аморфного кремния хорошо зарекомендовали себя для работы в условиях сильной освещенности, а также при заатмосферном солнце (при освещении AM0). Однако в силу своих конструкционных и структурных особенностей эффективность (КПД) кремниевых элементов при низкой или диффузной освещенности существенно падает (на 50-60% при освещенности 10 Вт/м2).

СЭ так называемого 3-го поколения на основе сенсибилизированных металло-оксидных (МО) мезоструктур в последние годы вызывают все больший интерес благодаря своей особенности утилизировать солнечную энергию практически с неизменной эффективностью независимо от интенсивности освещения в пределах 10-1000 Вт/м2, а также независимо от угла падения света, то есть в условиях диффузной освещенности, при этом КПД преобразования света достигает 12%, что превышает эффективность тонкопленочных СЭ на основе аморфного кремния (~6-7%) и не уступает эффективности СЭ на основе микроморфного кремния.

Известен СЭ на основе сенсибилизированного нанокристаллического диоксида титана (патент США №4927721, опубл. 22.05.1990), предназначенный для выработки электричества в условиях прямого солнечного освещения, который состоит из нанокристаллического слоя диоксида титана толщиной около 10 мкм, сенсибилизированного молекулами красителя, абсорбирующего световое излучение в диапазоне 400-700 нм. В зависимости от типа использованного сенсибилизатора эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую варьируется от 5 до 12%.

Недостатком указанного известного сенсибилизированного МО СЭ является его использование только в условиях прямого солнечного освещения и отсутствие каких-либо данных о его способности утилизировать свет в условиях диффузной освещенности. Кроме того, при увеличении площади принимающей свет поверхности данного СЭ неприемлемо возрастает последовательное сопротивление прозрачного контакта, что выражается в ухудшении вида вольт-амперной характеристики, падении величины тока короткого замыкания и фактора заполнения - в результате падает КПД СЭ.

Известен тандемный МО ФП (заявка США №20070062576, опубл. 22.03.2007) для выработки электричества в условиях прямого солнечного освещения, который состоит из двух расположенных один под другим сенсибилизированных МО СЭ, включающих два разных сенсибилизатора: TCPP-Pd и TCPP-Zn. Верхний из них (сенсибилизированный красителем TCPP-Pd) поглощает и утилизирует часть солнечного спектра с интенсивностью излучения AM1.5 (1000 Вт/м2) в спектральном диапазоне 400 - 600 нм и пропускает оставшуюся часть света к нижнему СЭ, который утилизирует и превращает в электричество оставшуюся часть спектра в диапазоне 400-850 нм.

Главным недостатком этого известного тандемного ФП является использование им для выработки электричества только прямого потока фотонов, что не позволяет использовать полностью потенциальные возможности светового излучения. Недостатком является также низкая эффективность преобразования светового потока в электричество нижним МО СЭ (утилизирующим оставшуюся после прохождения через верхний СЭ часть прямого солнечного излучения). Низкое напряжение холостого хода нижнего СЭ, значение которого уступает величине напряжения холостого хода верхнего СЭ, приводит к раскомпенсации электрических характеристик данного тандемного ФП как при параллельном, так и при последовательном подсоединении двух составляющих тандема. Последнее приводит к потере значительной части полезного для верхнего СЭ излучения (вследствие применения не оптимизированных по толщине и спектральным характеристикам преобразующих слоев верхнего и нижнего СЭ). В результате добавочная эффективность использования тандемной структуры является невысокой и прибавляет к эффективности работы верхнего СЭ менее 10% от общего значения КПД тандемного ФП. Суммарный КПД данного тандемного ФП не превышает при освещении AM1.5 (1000 Вт/м2) значение в 12,5%, что мало отличается от КПД лучших МО СЭ стандартного (не тандемного) типа для такой световой интенсивности.

До последнего времени все известные ФП были односторонними - СЭ в них принимают свет только с одной стороны и только прямой поток фотонов, что в принципе не позволяет полностью использовать потенциальные возможности светового излучения и применять такие ФП в условиях низкой освещенности и в условиях диффузного освещения, в частности внутри помещения.

Лишь недавно появились объемные солнечные батареи (в отличие от обычных плоских), содержащие двусторонние кремниевые СЭ, см., например, RU 2446363, опубл. 27.03.2012. Двусторонние солнечные ФП на основе МО сенсибилизированных структур в настоящее время неизвестны.

В указанном патенте RU 2446363 предложена солнечная батарея, в которой кремниевые СЭ расположены внутри полого объема батареи и выполнены двусторонними. Во внутреннее пространство полого объема батареи направляется световой поток прямого солнечного излучения, по боковым поверхностям солнечной батареи установлены направляющие зеркала, которые направляют падающие на них солнечные лучи внутрь объема батареи, кроме того, на боковые поверхности и поверхности оснований солнечной батареи установлены полупрозрачные зеркала или пленки, образующие замкнутый объем. Внутреннее пространство объемной солнечной батареи заполняется воздухом (газом), который используют как для рассеяния солнечной энергии, так и для охлаждения элементов солнечной батареи до оптимальной температуры их функционирования.

Данная объемная солнечная батарея позволит получать большее количество электрической энергии по сравнению с плоскими при одной и той же занимаемой площади поверхности, однако она, как и другие известные, предназначена для работы в условиях высокоинтенсивного прямого солнечного освещения, которое направляется во внутренний объем батареи, что исключает возможность работы системы в условиях низкой и диффузной освещенности. Кроме того, батарея отличается усложненной конструкцией.

Большой интерес представляет создание новых типов двусторонних солнечных ФП на основе сенсибилизированных МО СЭ, специально ориентированных на работу в условиях низкой интенсивности освещения и в условиях диффузного освещения, в частности внутри помещения.

Задачей заявляемого изобретения является разработка двустороннего солнечного ФП (вариантов), состоящего из СЭ на основе сенсибилизированных МО мезоструктур, который обеспечит увеличение эффективности преобразования световой энергии в электрическую как при высокой интенсивности излучения (AM1.5, 1000 Вт/м2), так и при низкой и диффузной освещенности, в том числе внутри помещения (с интенсивностью в пределах 10-100 Вт/м2). Заявляемый ФП должен отличаться также достаточно простой конструкцией.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемыми:

- двусторонним солнечным фотопреобразователем, содержащим два идентичных солнечных элемента на основе сенсибилизированных металло-оксидных мезоструктур, освещаемые поверхности которых ориентированы в противоположных направлениях, при этом оба солнечных элемента смонтированы на общем проводящем заднем контакте из гибкой металлической основы с нанесенным на обе ее поверхности проводящим покрытием, а верхние проводящие контакты представляют собой гибкие полимерные прозрачные пленки с нанесенным на них проводящим прозрачным покрытием.

Сенсибилизированные металло-оксидные мезоструктуры нанесены на проводящее прозрачное покрытие на полимерных прозрачных пленках.

В качестве сенсибилизированных металло-оксидных мезоструктур для обоих идентичных солнечных элементов могут использоваться сенсибилизированные нанокристаллические металло-оксиды, выбранные из группы: диоксид титана, оксид цинка, оксид никеля, оксид железа или их смеси.

В качестве сенсибилизированных металло-оксидных мезоструктур для обоих идентичных солнечных элементов могут использоваться сенсибилизированные мезоструктуры диоксида титана толщиной 5-15 мкм, состоящие из наночастиц диоксида титана среднего размера 10-100 нм.

Диоксид титана может быть сенсибилизирован органическим красителем.

Общий проводящий задний контакт может быть выполнен из металлической фольги с нанесенным на обе ее поверхности слоем платины толщиной 20-30 нм или слоем углеродных нанотрубок толщиной 30-300 нм.

Проводящее прозрачное покрытие на полимерных прозрачных пленках может быть выполнено из оксида олова, допированного фтором или индием.

- двусторонним солнечным фотопреобразователем, содержащим два идентичных солнечных элемента на основе сенсибилизированных металло-оксидных мезоструктур, освещаемые поверхности которых ориентированы в противоположных направлениях, при этом оба солнечных элемента смонтированы на общем проводящем заднем контакте из стеклянной пластины, с нанесенным на обе ее поверхности проводящим покрытием, а верхние проводящие контакты представляют собой стеклянные пластины с нанесенным на них проводящим прозрачным покрытием.

Сенсибилизированные металло-оксидные мезоструктуры нанесены на проводящее прозрачное покрытие на стеклянных пластинах, используемых в качестве верхних проводящих контактов.

В качестве сенсибилизированных металло-оксидных мезоструктур для обоих идентичных солнечных элементов могут использоваться сенсибилизированные нанокристаллические металло-оксиды, выбранные из группы: диоксид титана, оксид цинка, оксид никеля, оксид железа или их смеси.

В качестве сенсибилизированных металло-оксидных мезоструктур для обоих идентичных солнечных элементов могут использоваться сенсибилизированные мезоструктуры диоксида титана толщиной 5-15 мкм, состоящие из наночастиц диоксида титана среднего размера 10 - 100 нм.

Диоксид титана может быть сенсибилизирован органическим красителем.

Проводящее покрытие, нанесенное на обе поверхности стеклянной пластины, используемой в качестве общего проводящего заднего контакта, может быть выполнено из слоя платины толщиной 20-30 нм или слоя углеродных нанотрубок толщиной 30-300 нм.

Проводящее прозрачное покрытие на стеклянных пластинах, используемых в качестве верхних проводящих контактов, может быть выполнено из оксида олова, допированного фтором или индием.

Толщина слоя мезоструктур диоксида титана или другого МО, размеры нанокристаллов МО и технология формирования мезоструктур подобраны таким образом, чтобы обеспечить эффективную работу предлагаемого ФП (вариантов) как при высокой интенсивности излучения (AM1.5, 1000 Вт/м2), так и при низкой и диффузной освещенности, в частности внутри помещения, где интенсивность светового потока находится в пределах 10-100 Вт/м2.

На фиг.1 представлена блок схема для двух вариантов заявляемого двустороннего солнечного ФП - первый вариант смонтирован на гибкой проводящий основе, второй - на стеклянных проводящих подложках.

В предлагаемом двустороннем солнечном ФП (вариантах) имеется идентичная с обеих сторон конструкция двух СЭ, ориентированных в противоположных направлениях. Свет на оба СЭ падает либо через гибкие прозрачные полимерные пленки 1 (вариант 1), либо через стеклянные подложки 1 (вариант 2), при этом и пленки, и стеклянные подложки покрыты прозрачным проводящим слоем оксида олова 2, допированного фтором (FTO: fluoride tin oxide) или индием (ITO: indium tin oxide), и являются верхними проводящими контактами. Затем свет поступает на слой мезоструктур металло-оксида 3, сенсибилизированного органическим красителем, нанесенный на прозрачный проводящий слой верхних проводящих контактов. Оба идентичных СЭ смонтированы на общем заднем несущем контакте 4, выполненном либо из металлической фольги, покрытой с двух сторон тонким проводящим слоем 5 из платины или углеродных нанотрубок (вариант 1), либо в виде стеклянной подложки, покрытой с двух сторон тонким проводящим слоем 5 из платины или углеродных нанотрубок (вариант 2). Слой сенсибилизированных мезоструктур металло-оксида 3 примыкает к проводящим слоям 5 общего заднего несущего контакта 4.

Пример.

Функционирование предлагаемого двустороннего солнечного ФП было испытано на изготовленном лабораторном образце, состоящем из двух идентичных МО СЭ, смонтированных на общем заднем контакте. В каждом из СЭ верхний прозрачный контакт был выполнен из прозрачной в видимой области спектра полимерной пленки, покрытой со стороны объема СЭ проводящим слоем оксида олова, допированного фтором (FTO), толщиной 30 нм с удельной электропроводностью 10 Ом·см. На поверхности проводящего слоя был сформирован слой МО мезоструктур, состоящий из наночастиц диоксида титана (TiO2) размером 20-30 нм и толщиной около 10 мкм. В мезоскопическом слое отдельные наночастицы ТЮ2 имели между собой электрический контакт и образовывали пористую структуру с размерами пор около 20 нм. Поверхность мезопористой структуры была покрыта монослоем молекул сенсибилизатора N719 (DYESOL, Австралия), абсорбирующего световое излучение в диапазоне 400-700 нм. Пространство мезослоя заполнялось йод-содержащим электролитом, сам мезопористый слой обоих СЭ примыкал к общему заднему контакту ФП, выполненному из гибкой металлической фольги (алюминий), поверхность которой с обеих сторон была покрыта напыленным проводящим слоем платины толщиной 20 нм.

При освещении поверхностей СЭ двустороннего ФП в объеме слоя МО мезоструктур происходит процесс захвата квантов света молекулами сенсибилизатора, перенос электрона из основного в возбужденное состояние молекулы сенсибилизатора и в качестве следующей стадии перенос электрона из молекулы сенсибилизатора в зону проводимости диоксида титана. Далее происходит диффузионный перенос электрона через объем мезослоя к верхним контактам СЭ. Роль электролита в объеме мезопористой структуры заключается в восполнении носителей заряда в молекулах красителя через редокс-пару от заднего контакта СЭ, выполненного из платины. Подключение нагрузки осуществляется через верхний и нижний проводящие контакты. Предлагаемый двусторонний солнечный ФП показал высокую эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую при высокой и низкой интенсивности освещенности.

На фиг.2 приведена вольт-амперная (В-А) характеристика предлагаемого двустороннего МО ФП площадью 1 см2 при его освещении с обеих сторон светом интенсивностью 50 Вт/м2. Приведенная В-А характеристика показывает, как изменяется величина плотности фототока для каждого из двух СЭ двустороннего ФП в зависимости от приложенного напряжения. Приведена также В-А характеристика для суммарной величины плотности фототока от обоих СЭ двустороннего ФП. Полученные данные позволяют вычислить коэффициент полезного действия (КПД) предлагаемого ФП - один из наиболее важных показателей ФП, характеризующий эффективность преобразования света, которая определяется отношением получаемой от ФП электрической мощности к мощности падающего на его СЭ светового излучения и выражается в %. КПД предлагаемого двустороннего ФП, когда каждая из сторон освещается светом интенсивностью 50 Вт/м2, составляет 4,2%. Параметры представленной В-А характеристики свидетельствует о том, что предлагаемый двусторонний ФП показывает высокое значение плотности фототока в условиях низкой освещенности, то есть в таких условиях, в которых у других известных типов ФП плотность фототока значительно уменьшается, следствием чего является пропорциональное понижение КПД. В-А характеристика получена в условиях, моделирующих двустороннее освещение МО СЭ интенсивностью 50 Вт/м, что соответствует диффузному режиму освещения преимущественно отраженным светом внутри помещения. Относительно высокие значения полученных параметров В-А характеристики свидетельствуют о перспективности использования предлагаемого двустороннего МО ФП для работы внутри помещения.

СЭ на основе кремния обладают высокой эффективностью преобразования солнечной энергии только при прямом световом воздействии и высоких интенсивностях освещения - не ниже 1000 Вт/м2. При уменьшении освещенности КПД кремниевых ФП резко падает. На фиг.3 представлены сравнительные данные, которые демонстрируют степень уменьшения КПД с уменьшением интенсивности освещения для кремниевого ФП и для предлагаемого МО ФП. Представленные зависимости наглядно демонстрируют преимущества МО СЭ по сравнению с кремниевыми СЭ при функционировании ФП в условиях низкой освещенности. Так, в условиях низкой освещенности интенсивностью 10 Вт/м2 относительная эффективность предлагаемого МО ФП почти в 2 раза превышает эффективность ФП на основе кремния.

Таким образом, предлагаемый двусторонний солнечный ФП (варианты) на основе сенсибилизированных МО СЭ обеспечивает прямое преобразование световой энергии в электрическую с высокой эффективностью как при высокой интенсивности излучении (AM1.5, 1000 Вт/м2), так и при низкой и диффузной освещенности, в том числе внутри помещения (с интенсивностью в пределах 10-100 Вт/м2), и отличается достаточно простой конструкцией.

1. Двусторонний солнечный фотопреобразователь, содержащий два идентичных солнечных элемента на основе сенсибилизированных металло-оксидных мезоструктур, освещаемые поверхности которых ориентированы в противоположных направлениях, при этом оба солнечных элемента смонтированы на общем проводящем заднем контакте из гибкой металлической основы с нанесенным на обе ее поверхности проводящим покрытием, а верхние проводящие контакты представляют собой гибкие полимерные прозрачные пленки с нанесенным на них проводящим прозрачным покрытием.

2. Двусторонний солнечный фотопреобразователь по п.1, отличающийся тем, что сенсибилизированные металло-оксидные мезоструктуры нанесены на проводящее прозрачное покрытие на полимерных прозрачных пленках.

3. Двусторонний солнечный фотопреобразователь по п.1, отличающийся тем, что в качестве сенсибилизированных металло-оксидных мезоструктур для обоих идентичных солнечных элементов используются сенсибилизированные нанокристаллические металло-оксиды, выбранные из группы: диоксид титана, оксид цинка, оксид никеля, оксид железа или их смеси.

4. Двусторонний солнечный фотопреобразователь по п.1, отличающийся тем, что в качестве сенсибилизированных металло-оксидных мезоструктур для обоих идентичных солнечных элементов используются сенсибилизированные мезоструктуры диоксида титана толщиной 5-15 мкм, состоящие из наночастиц диоксида титана среднего размера 10-100 нм.

5. Двусторонний солнечный фото преобразователь по п.4, отличающийся тем, что диоксид титана сенсибилизирован органическим красителем.

6. Двусторонний солнечный фотопреобразователь по п.1, отличающийся тем, что общий проводящий задний контакт выполнен из металлической фольги с нанесенным на обе ее поверхности слоем платины толщиной 20-30 нм или слоем углеродных нанотрубок толщиной 30-300 нм.

7. Двусторонний солнечный фотопреобразователь по п.1, отличающийся тем, что проводящее прозрачное покрытие на полимерных прозрачных пленках выполнено из оксида олова, допированного фтором или индием.

8. Двусторонний солнечный фотопреобразователь, содержащий два идентичных солнечных элемента на основе сенсибилизированных металло-оксидных мезоструктур, освещаемые поверхности которых ориентированы в противоположных направлениях, при этом оба солнечных элемента смонтированы на общем проводящем заднем контакте из стеклянной пластины, с нанесенным на обе ее поверхности проводящим покрытием, а верхние проводящие контакты представляют собой стеклянные пластины с нанесенным на них проводящим прозрачным покрытием.

9. Двусторонний солнечный фотопреобразователь по п.8, отличающийся тем, что сенсибилизированные металло-оксидные мезоструктуры нанесены на проводящее прозрачное покрытие на стеклянных пластинах, используемых в качестве верхних проводящих контактов.

10. Двусторонний солнечный фотопреобразователь по п.8, отличающийся тем, что в качестве сенсибилизированных металло-оксидных мезоструктур для обоих идентичных солнечных элементов используются сенсибилизированные нанокристаллические металло-оксиды, выбранные из группы: диоксид титана, оксид цинка, оксид никеля, оксид железа или их смеси.

11. Двусторонний солнечный фотопреобразователь по п.8, отличающийся тем, что в качестве сенсибилизированных металло-оксидных мезоструктур для обоих идентичных солнечных элементов используются сенсибилизированные мезоструктуры диоксида титана толщиной 5-15 мкм, состоящие из наночастиц диоксида титана среднего размера 10-100 нм.

12. Двусторонний солнечный фотопреобразователь по п.11, отличающийся тем, что диоксид титана сенсибилизирован органическим красителем.

13. Двусторонний солнечный фотопреобразователь по п.8, отличающийся тем, что проводящее покрытие, нанесенное на обе поверхности стеклянной пластины, используемой в качестве общего проводящего заднего контакта, выполнено из слоя платины толщиной 20-30 нм или слоя углеродных нанотрубок толщиной 30-300 нм.

14. Двусторонний солнечный фотопреобразователь по п.8, отличающийся тем, что проводящее прозрачное покрытие на стеклянных пластинах, используемых в качестве верхних проводящих контактов, выполнено из оксида олова, допированного фтором или индием.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области солнечной фотоэнергетики, в частности к устройствам для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую. Предложен тандемный солнечный фотопреобразователь, содержащий два расположенных один под другим солнечных элемента, верхний из которых является металлооксидным солнечным элементом на основе мезоскопического слоя сенсибилизированного металлооксида, а нижний - твердотельным солнечным элементом.

Фотогальваническое устройство, содержащее: набор по меньшей мере из двух фотогальванических элементов (160, 260), промежуточный листовой материал (300), расположенный между каждым фотогальваническим элементом, при этом каждый фотогальванический элемент содержит: два токовых вывода (185, 185'), по меньшей мере один фотогальванический переход (150, 250), токосъемную шину (180, 180'), и соединительные полосы (190, 190'), которые проходят от токосъемной шины до токовых выводов, при этом все токовые выводы расположены с одной стороны.

Изобретение относится к композиции для уменьшения пожелтения и способу получения такой композиции. Композиция состоит из фотоэлектрического устройства, содержащего металлический компонент, поливинилбутирального слоя, расположенного в контакте с указанным металлическим компонентом, и защитной подложки, являющейся второй подложкой, расположенной в контакте с указанным поливинилбутиральным слоем.

Раскрыт модуль солнечной батареи, в котором расположены поочередным образом: первый солнечный элемент, содержащий подложку первого типа проводимости, имеющую светоприемную поверхность и несветоприемную поверхность и электроды взаимно противоположной полярности, соответственно сформированные на светоприемной и несветоприемной поверхностях, и второй солнечный элемент, содержащий подложку второго типа проводимости, имеющую светоприемную поверхность и несветоприемную поверхность и электроды взаимно противоположной полярности, соответственно сформированные на светоприемной и несветоприемной поверхностях, при этом солнечные элементы отрегулированы во время изготовления таким образом, что разность в плотности тока короткого замыкания между первым и вторым солнечными элементами составляет вплоть до 20%.

Изобретение относится к области солнечной энергетики, в частности к гибким фотоэлектрическим модулям, которые могут быть использованы в качестве элементов промышленного и строительного дизайна, подвергающихся упругой деформации в продольном и/или поперечном направлении (кручение или изгиб, в качестве элементов электропитания дирижаблей, аэростатов, беспилотных летательных аппаратов и т.п.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для генерирования электрической энергии путем преобразования светового излучения в электрическую энергию, и может быть использовано при создании и производстве малоразмерных космических аппаратов с солнечными батареями (СБ).

Изобретение относится к полимерному фотоэлектрическому модулю, выполненному на основе допированной пленки проводящего полимера полианилина. Модуль характеризуется тем, что полианилин допирован гетерополианионным комплексом 2-18 ряда, имеющим химическую формулу [P2W18O62]6-.

Использование: для реализации панелей солнечных генераторов с целью обеспечения питания электрической энергией космических аппаратов, в частности спутников. Сущность изобретения заключается в том, что каждый фотогальванический элемент решетки крепят на подложке при помощи мягкого самоклеящегося и легко отсоединяемого устройства крепления, при этом заднюю сторону каждой ячейки и переднюю сторону подложки покрывают слоем, улучшающим их свойства теплового излучения.

Для производства вакуумных элементов, которые необязательно содержат фитинги в форме по меньшей мере одного солнечного модуля (фотогальванического элемента) и/или солнечного коллектора или дисплейного элемента, отрицательное давление образуется в пространстве между двумя плоскими компонентами, в частности пропускающими свет, или прозрачными пластинами, такими как стеклянные панели, которые связаны вместе через полосу, выполненную из герметизирующего материала, так, что конструкция, которая состоит из первого компонента, предусмотренного с полосой и расположенного на расстоянии от нее, но параллельно второму компоненту, расположенному в ней, вводится в вакуумную камеру и сдавливается в вакууме.

Изобретение относится к гелеотехнике. Тонкопленочный фотоэлектрический модуль содержит основную подложку; тонкопленочное фотоэлектрическое устройство, размещенное в контакте с основной подложкой, при этом указанное фотоэлектрическое устройство содержит токопроводящую шину, при этом указанная токопроводящая шина выступает от поверхности указанного устройства; полимерный слой, размещенный в контакте с указанным фотоэлектрическим устройством; защитную подложку, размещенную в контакте с указанным полимерным слоем; при этом указанная защитная подложка профилирована, так чтобы обеспечить выемку, расположенную напротив указанной токопроводящей шины; а указанный полимерный слой находится между указанным фотоэлектрическим устройством и указанной защитной подложкой, причем указанная токопроводящая шина выступает на 0,0254-0,508 мм от указанной поверхности указанного устройства, а указанная выемка имеет глубину выступа указанной токопроводящей шины плюс или минус 0-20%.

Изобретение относится к полупроводниковым структурам, используемым для преобразования солнечного излучения в электрическую энергию. Фотовольтаическая однопереходная структура представляет собой двухслойный компонент p-n гетероперехода a-SiC/c-Si. Слой аморфного карбида кремния n-типа проводимости с толщиной пленки 6-20 нм нанесен на предварительно подготовленную поверхность монокристаллической кремниевой подложки p-типа проводимости путем нереактивного магнетронного распыления в аргоне из твердотельной мишени SiC. Верхний электрод выполнен в виде контактной гребенки из серебра или меди и расположен непосредственно на слое a-SiC. Нижний электрод из серебра или меди расположен на обратной стороне подложки из монокристаллического кремния. Фотовольтаическая структура с использованием полированной, неразвитой поверхности подложки из монокристаллического кремния и без применения концентраторов солнечного излучения демонстрирует эффективность 7,83%. 4 ил., 1 пр.

В настоящем изобретении предложены оконные жалюзи для сбора солнечной энергии с регулируемым положением. В оконных жалюзи используются солнечный датчик и амперметр для определения зависимости между углом падения солнечного света и оптимальным расположением солнечного датчика. Эта зависимость может быть далее использована для регулировки положения множества солнечных элементов. Кроме того, оконные жалюзи содержат световой датчик для определения интенсивности света в целевой области, что может быть дополнительно использовано для регулировки положения множества солнечных элементов. Предложенные жалюзи должны обеспечить эффективный сбор солнечной энергии. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способам и устройствам для измерения углов в машиностроении, а также к приборам навигации космических аппаратов. Способ повышения разрешающей способности измерения угловых координат светящегося ориентира по величинам сигналов и порядковым номерам фоточувствительных элементов, расположенных симметрично с заданным угловым шагом относительно некоторой оси, заключается в увеличении скорости изменения сигнала по углу указанных фоточувствительных элементов. Многоэлементный приемник оптического излучения состоит не менее чем из трех фоточувствительных элементов, расположенных симметрично с заданным угловым шагом относительно некоторой оси, причем фоточувствительные элементы имеют устройства, повышающие скорость изменения их сигнала по углу. Технический результат заключается в обеспечении возможности повышения разрешающей способности измерения угловой координаты светящегося ориентира. 3 н.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Многопереходный солнечный элемент содержит подложку p-Ge (1), в которой создан нижний p-n переход (2), и последовательно выращенные на подложке нуклеационный слой (3) n-Ga0,51In0,49P, буферный слой (4) n-Ga0,99In0,01As, нижний туннельный диод (5), средний p-n переход (6), содержащий слой тыльного потенциального барьера (7), базовый (9) и эмиттерный (11) слои, а также широкозонное окно (12), верхний туннельный диод (13), верхний p-n переход (14), содержащий слой тыльного потенциального барьера (15), базовый (16) и эмиттерный (17) слои, а также широкозонное окно (18), и контактный n+-подслой (19), Базовый слой (9) среднего p-n перехода (6) включает последовательно выращенные область переменного легирования (8), примыкающую непосредственно к слою тыльного потенциального барьера (7) среднего p-n перехода (9) и область (10) постоянного легирования. Изобретение обеспечивает увеличение собирания носителей из базового слоя среднего p-n перехода GaInP/GaInAs/Ge многопереходного солнечного элемента, что выражается в увеличении его фототока и КПД всего элемента в целом. 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Фотогальваническое устройство, содержащее по меньшей мере один фотогальванический элемент (60), содержащий нанесенные на подложку (10) тонкие активные слои (15), при этом указанные активные слои не подвергают сегментированию, и по меньшей мере один статический преобразователь (50), связанный с каждым фотогальваническим элементом (60). Каждый фотогальванический элемент (60) выдает электрическую мощность с максимальным током (Icс) и номинальным напряжением (Vp), и каждый статический преобразователь (50) выполнен с возможностью передачи электрической мощности, производимой фотогальваническим элементом, на нагрузку (100), понижая передаваемый ток и повышая передаваемое напряжение. При этом активные слои фото гальванического элемента покрывают более 95% площади подложки, и указанный фотогальванический элемент способен выдавать ток, достигающий 150 A при номинальном напряжении ниже 1 В. Таким образом, на одной панели ограничивают и даже полностью исключают лазерное сегментирование фотогальванических элементов. За счет этого повышают производительность изготовления фотогальванического устройства и ограничивают мертвые площади. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области гелиоэнергетики, в частности к элементам с концентраторами излучения для получения электрической и тепловой энергии, и может быть использовано при создании высокоэффективных автономных источников электроэнергии. Заявленное устройство с фотоприемным слоем для преобразования солнечной энергии в электрическую содержит, по крайней мере, одну пару подложек, каждая из которых выполнена в виде полосы, при этом, по крайней мере, одна из полос выполнена профилированной с периодическим профилем в ее продольном направлении и переменным профилем - в поперечном направлении, при этом подложки одной пары соединены между собой с возможностью образования профилями, по крайней мере, одного ряда полостей. Полости могут представлять собой конусы и/или пирамиды и/или сферы и/или сфероиды и/или цилиндры и/или усеченные конусы и/или усеченные пирамиды, при этом полости в разных рядах в поперечном направлении могут быть выполнены различной формы. Толщина полосы меньше высоты профиля поперечного и/или продольного сечения этой полосы. Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является повышение КПД устройства для преобразования солнечной энергии посредством увеличения коэффициента поглощения фотоприемного слоя, снижения зависимости коэффициента поглощения от угла падения солнечного излучения при упрощении технологии изготовления, установки и эксплуатации устройства, снижении его веса и стоимости. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к устройствам для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую солнечным элементом на основе сенсибилизированных металлооксидных мезоструктур. Элемент фотопреобразователя содержит пластину из проводящего материала, сенсибилизированный диоксид титана, прозрачный элемент с нанесенным проводящим покрытием, при этом сенсибилизированный диоксид титана нанесен на пластину из проводящего материала с обеих сторон и покрыт прозрачным элементом с проводящим покрытием. Изобретение позволяет повысить эффективность элемента фотопреобразователя, удешевив и упростив его производство. 1 ил.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным энергетическим модулям для получения электричества и тепла. Техническим результатом является повышение эффективности преобразования солнечной энергии, снижение удельных затрат на получение электроэнергии и тепла. В гибридном фотоэлектрическом модуле, содержащем защитное стеклянное покрытие, соединенные солнечные элементы, размещенные между стеклом и корпусом с теплообменником, солнечные элементы электроизолированы от теплообменника, пространство между солнечными элементами и теплообменником, а также между стеклянным покрытием и теплообменником заполнено слоем силоксанового геля толщиной 0,5-5 мм, защитное стеклянное покрытие выполнено в виде вакуумированного стеклопакета из двух стекол с вакуумным зазором 0,1-0,2 мм с вакуумом 10-3-10-5 мм рт.ст. Теплообменник выполнен в виде герметичной камеры с патрубками для циркуляции теплоносителя, а общая площадь соединенных солнечных элементов соизмерима с площадью верхнего основания корпуса теплообменника. В гибридном фотоэлектрическом модуле цепочки из последовательно соединенных солнечных элементов могут быть соединены электрически параллельно при помощи коммутационных шин. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Волноводный концентратор солнечного элемента относится к волноводной и волоконной оптике и может быть использован в солнечных элементах и солнечных батареях с монокристаллическими полупроводниковыми фотоэлектрическими преобразователями. Концентратор солнечного элемента состоит из трех стеклянных жгутов оптических волокон, расположенных один над другим. В области воздействия солнечного излучения волокна жгутов распределены равномерно в два и более слоев по всей области воздействия солнечного излучения, а перед приемной площадкой фотоэлектрических преобразователей солнечного элемента расположены компактно, и те участки волокон жгутов, которые подвергаются воздействию солнечного излучения, содержат нейтральные молекулярные кластеры серебра для верхнего жгута, квантовые точки CdSe или CdSSe для среднего жгута и квантовые точки PbS или PbSe для нижнего жгута. Достигается повышение эффективности оптического захвата излучения Солнца и повышение эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую энергию. 7 ил.

Использование: для преобразования солнечной энергии в электричество. Сущность изобретения заключается в том, что фотоэлектрический преобразователь содержит воронкообразные сквозные отверстия с просветляющим покрытием и толстопленочное покрытие (с обратной стороны), содержащее сферические микрочастицы, способные отражать сквозные солнечные лучи на грани сквозных отверстий. Технический результат: обеспечение возможности повышения КПД фотоэлектрического преобразователя. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх