Устройство с фотоприемным слоем для преобразования солнечной энергии в электрическую



Устройство с фотоприемным слоем для преобразования солнечной энергии в электрическую
Устройство с фотоприемным слоем для преобразования солнечной энергии в электрическую
Устройство с фотоприемным слоем для преобразования солнечной энергии в электрическую
Устройство с фотоприемным слоем для преобразования солнечной энергии в электрическую
Устройство с фотоприемным слоем для преобразования солнечной энергии в электрическую
Устройство с фотоприемным слоем для преобразования солнечной энергии в электрическую
Устройство с фотоприемным слоем для преобразования солнечной энергии в электрическую
Устройство с фотоприемным слоем для преобразования солнечной энергии в электрическую
Устройство с фотоприемным слоем для преобразования солнечной энергии в электрическую
Устройство с фотоприемным слоем для преобразования солнечной энергии в электрическую

 


Владельцы патента RU 2544866:

МОЛОХИНА Лариса Аркадьевна (RU)

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.

 

Область техники

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.

Предшествующий уровень техники

Из уровня техники известны различные устройства для преобразования солнечной энергии, направленные на повышение концентрации солнечного излучения на солнечных элементах посредством создания отражающих поверхностей и увеличения их площади.

В основном отражающие поверхности формируют на фотоприемном слое, нанесенном на подложку. Среди подобных технических решений можно выделить солнечную батарею, раскрытую в заявке JP 2003158274, опубликованной 30.05.2003, в которой на фотоприемном слое образованы пирамидальные выступы или впадины с размером стороны основания пирамиды 40 µm. Аналогичные решения раскрыты, в частности, в патенте KR 100322711, опубликованном 17.01.2007, где описана солнечная батарея, фотоприемный слой которой выполнен с профилем в виде хаотично расположенных пирамидальных выступов; в патенте US 3,150,999, опубликованном 29.09.1964, где описан преобразователь лучистой энергии, фотоприемный слой которого выполнен с пирамидальными впадинами, и т.д. В известных технических решениях основные модификации микрорельефа по габитусу и технологии получения подразделяют на поверхности вогнутого направленно-профилированного микрорельефа и поверхности выпуклого «спонтанного» микрорельефа. Микрорельеф выполняется в слое поликристаллического кремния толщиной 200-300 мкм, который выращивают на плоской пластине монокристаллического кремния. Сам рельеф получают либо травлением, либо лазерной или механической резкой. Данная технология изготовления микрорельефа является сложным и дорогостоящим процессом. Углы при вершине невозможно изготовить менее 60°, что резко снижает количество переотражений внутри структуры, при этом коэффициент поглощения не превышает 40%.

Недостатками известных устройств являются сложность и, как следствие, высокая себестоимость технологии изготовления профиля фотоприемного слоя, а также невозможность выполнения пирамид с малыми углами при вершине, что приводит к высокому коэффициенту отражения и большой зависимости его от угла падения солнечного излучения.

Из уровня техники известно также устройство для преобразования солнечной энергии, раскрытое в патенте JP 2007265826, опубликованном 11.10.2007, в котором один из элементов многослойной подложки - кремниевое основание - выполняют с пирамидальными углублениями.

К недостаткам данного устройства относятся технологическая сложность изготовления профиля подложки и неудобство при эксплуатации, обусловленное тем, что для монтажа элементов устройства требуются довольно громоздкие и дорогостоящие приспособления.

Наиболее близким к заявленному изобретению является устройство для преобразования солнечной энергии в электрическую, разработанное японским Национальным институтом передовых наук и технологий в промышленности, включающее подложку, фотоприемный слой, нанесенный на поверхность подложки, лицевой и тыльный электроды, контактирующие с лицевой и тыльной сторонами фотоприемного слоя соответственно (http://www.3dnews.ru/news/reshena_problema_proizvodstva_gibkih_solnechnih_batarei/).

Недостатком данного устройства является низкий коэффициент поглощения, обусловленный отсутствием многократного отражения, и, как следствие, низкий КПД устройства.

Раскрытие изобретения

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.

Указанный технический результат достигается за счет того, что 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.

Указанный технический результат достигается также за счет того, что толщина полосы меньше высоты профиля поперечного и/или продольного сечения этой полосы.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами, где:

На фиг.1 в аксонометрии изображена одна пара подложек, каждая из которых выполнена в виде профилированной полосы с периодическим профилем в ее продольном направлении и переменным профилем - в поперечном направлении;

На фиг.2 изображен в аксонометрии общий вид пары подложек в сборе с образованием полостей в виде пирамид;

На фиг.3 - общий вид пары подложек в сборе с образованием полостей в виде конусов;

На фиг.4 изображен в аксонометрии общий вид пары подложек в сборе с образованием в двух рядах в поперечном направлении полостей одинаковой формы в виде усеченных пирамид;

На фиг.5 изображен в аксонометрии общий вид пары подложек в сборе с образованием в двух рядах в поперечном направлении полостей различной формы: в виде усеченных пирамид и сфер;

На фиг.6 изображен продольный разрез устройства с фотоприемным слоем для преобразования солнечной энергии в электрическую, содержащего пару подложек;

На фиг.7 - вид А на фиг.6;

На фиг.8 - вид Б на фиг.6;

На фиг.9 - вид В на фиг.6;

На фиг.10 в аксонометрии изображена пара подложек, одна из которых выполнена в виде гладкой полосы, а вторая - в виде профилированной полосы с периодическим профилем в ее продольном направлении и переменным профилем - в поперечном направлении.

Лучший вариант осуществления изобретения

Устройство с фотоприемным слоем для преобразования солнечной энергии в электрическую содержит, по крайней мере, одну пару подложек (1), в которой, по крайней мере, одна из них выполнена в виде профилированной полосы с периодическим профилем в ее продольном направлении и переменным профилем - в поперечном направлении. На подложки (1) каждой пары нанесен, по крайней мере, один фотоприемный слой (2), с лицевой и тыльной сторонами которого контактируют лицевой (3) и тыльный (4) электроды соответственно.

Пара подложек выполнена сборной из двух, по крайней мере, однослойных полос. При этом возможен вариант, когда одна из полос - гладкая, а вторая - с периодическим профилем. Такой вариант предпочтителен при необходимости формирования полостей в виде трехгранных пирамид. Кроме того, возможен вариант исполнения, при котором используются две профилированные полосы, каждое из продольных сечений которых на одной высоте представляет собой периодическую ломаную линию одного типа. При этом каждое из поперечных сечений полосы представляет собой периодическую ломаную линию, по крайней мере, одного типа, но может представлять собой различные ломаные линии.

Подложки одной пары соединены между собой таким образом, что имеющийся на них профиль образует, по крайней мере, один ряд полостей. Полости могут представлять собой конусы и/или пирамиды (трехгранные, четырехгранные, пятигранные, шестигранные, восьмигранные и т.д.) и/или сферы и/или сфероиды и/или цилиндры. Для обеспечения формирования полостей необходимой формы ломаные линии в поперечном и продольном сечениях полосы, используемой при изготовлении подложки, могут быть зигзагообразные, волнообразные, или представлять собой сочетание различных линий, например зигзаг и прямая, или волнообразная и прямая, или зигзаг и прямая и волнообразная.

Если при сборке образуются один ряд полостей в виде пирамид, то в различных по высоте полосы продольных сечениях сочетание ломаных линий - различно. Сначала зигзаг одинаков - это образует прямой поясок на основании пирамиды; затем при снижении разрезов - зигзаг будет уменьшаться, и начнут появляться прямолинейные участки. По мере снижения разрезов зигзаг будет уменьшаться, а прямолинейные участки будут увеличиваться до тех пор, пока зигзаги полностью не исчезнут.

Если при сборке образуются два ряда полостей в виде пирамид (вторая пирамида образует вторую ловушку), то после того как разрезы снизятся ниже первой пирамидки зигзаги скачкообразно увеличатся, а затем будут вновь уменьшаться.

Если при сборке после первого ряда полостей в виде пирамид выполняется второй ряд полостей в виде сферы или сфероида, то на сечении появятся дугообразные участки вместо зигзагов.

В случае, если обе полосы выполнены профилированными, то каждая из них выполняется методом тиснения на специальных матрицах, позволяющих получить половину требуемой пустотелой сложной пространственной фигуры. Все слои (по крайней мере, один фотоприемный слой, нанесенный на поверхность подложки, лицевой и тыльный электроды, контактирующие с лицевой и тыльной сторонами фотоприемного слоя) наносятся на однослойные листы до или после тиснения, после чего производится сборка устройства. Устройство для преобразования солнечной энергии в электрическую может содержать то число пар подложек, которое требуется в зависимости от условий эксплуатации устройства и его требуемой производительности.

Полости (пустотелые конструкции) предназначены для обеспечения максимально возможного поглощения падающей на фотопоглощающий слой солнечной энергии за счет многократного переотражения и соответственно поглощения излучения внутри полостей (пустотелых конструкций).

При этом при больших углах при вершине конструкций происходит увеличение поглощающей площади относительно габаритных размеров солнечного элемента. С уменьшением угла при вершине конструкций, в зависимости от угла при вершине и угла падения излучения, начинает происходить многократное переотражение излучения внутри пустотелых элементов конструкции, каждый раз с поглощением энергии и чем острее угол, тем больше растет количество переотражений и, соответственно, увеличивается суммарный коэффициент поглощения излучения. Например, для четырехгранных пирамид с углом при вершине 22° и прямом падении света, данная конструкция становится световой ловушкой, т.е. происходит 100% поглощение излучения. Аналогично для трехгранных пирамид: световая ловушка возникает при угле 35° между гранью пирамиды и ее противоположным ребром. Остроконечные конструкции могут иметь различную конфигурацию, однако технологически наиболее выгодно изготавливать трех- или четырехгранные конструкции. Недостатком простых пирамидальных конструкций является то, что начальное падение света происходит при углах, при которых коэффициент преобразования солнечной энергии в электрическую в р-n переходах весьма мал и, соответственно, мал КПД устройства. Организация дополнительных ловушек в виде пирамидок или сфероидов позволяет получить более удачное распределение углов падения света на поверхность полупроводника, что и повышает КПД устройства.

При этом каждая полоса может быть выполнена как из полимерного материала, так и из металла, например, прессованием или способом вакуумного формования полимерных пленок или металлической фольги.

Подложка является основанием, на котором устанавливаются фотоприемный слой (2) и электроды (3) и (4).

В зависимости от материала, из которого изготовлена подложка, определяется необходимость наличия диэлектрического слоя. В случае если подложка (1) изготавливается из металла, на нее наносится диэлектрический слой (5), на который далее последовательно устанавливаются тыльный электрод (4), фотоприемный слой (2) и лицевой электрод (3). При изготовлении подложки (1) из диэлектрического материала на нее далее последовательно устанавливаются тыльный электрод(4), фотоприемный слой (2) и лицевой электрод (3).

Фотоприемный слой (2) может быть выполнен в одно- или многокаскадном исполнении, на основе кремния, диатомовых водорослей и пр., и иметь различные коэффициенты поглощения в различных диапазонах длин волн солнечного спектра.

Выбор материала подложки зависит от типа фотоприемного слоя и способа его нанесения. Например, в случаях высокотемпературных способов создания p-n переходов, в качестве подложки может быть использован металл, например медь, молибден и др.

На поверхность подложки (1) может быть нанесено отражающее покрытие (6). В случае если стенки конструкции выполнены гладкими, оптического качества, то последующие слои, нанесенные, например, напылением в вакууме, имеют высокий коэффициент отражения. В таком случае отражающее покрытие (6), если оно выполнено из металла, например алюминий, серебро и пр., может одновременно выполнять и функции тыльного электрода (4).

На лицевой стороне устройства для преобразования солнечной энергии размещен, по крайней мере, один защитный экран (7), который предназначен для предохранения фотоприемного слоя и электродов от неблагоприятного воздействия внешней среды. В зависимости от конкретных условий работы устройства защитный экран (7) выполняют оптически прозрачным из полимерных материалов (ПВХ, поликарбонат и т.п.) или стекла и, как правило, на его лицевую поверхность наносят пыле- и/или водоотталкивающее и/или износостойкое покрытие (8), которое предназначено для повышения стойкости поверхности к истиранию и царапинам, а также для отталкивания загрязнений и воды от защитного оптически прозрачного экрана. Покрытие (8) предпочтительно выполняют из полиметилметакрилата толщиной 5 мкм.

На тыльную поверхность защитного оптически прозрачного экрана наносят фильтрующий слой (9), который обеспечивает оптимизацию диапазона длин волн солнечного излучения, проходящего через защитный оптически прозрачный экран для различных типов фотоприемного слоя.

В качестве фильтрующих материалов используют, например, различные окислы: Al2O3 (1,59), SiO2 (1,46), TiO2 (2,2-2,6); фториды: MgF2 (1,38), CaF2 (1,24), LiF (1,35); сульфиды: ZnS (2,35), CdS. Выбор конкретного материала зависит от типа фотоприемного слоя и определяется длиной волны спектра, активно поглощаемой фотоприемным слоем. Кроме того, для создания эффекта фильтрации солнечного излучения может быть использован слой голографического тиснения.

Кроме того, устройство может быть снабжено дополнительным защитным экраном (10), размещенным с тыльной стороны устройства и выполненным с отверстиями различной формы для обеспечения вентиляции устройства. Помимо этого, наличие дополнительного экрана (10) позволяет создать с тыльной стороны подложки полости и устройство (11) для подвода хладоагента, например воды, позволяющие обеспечить охлаждение подложки (1). Это имеет существенное значение, поскольку при работе любого солнечного элемента происходит повышение температуры подложки, что снижает электрические характеристики солнечной батареи в целом. При этом введение в полости хладоагента, например воды или воздуха, приводит не только к снижению температуры подложки, но и осуществляет нагрев самого хладагента, например, воды, которая в таком случае является дополнительным продуктом предлагаемого изобретения.

Наличие в устройстве двух экранов, один из которых размещен на лицевой стороне, а второй - на тыльной, позволяет в совокупности с профилированным листом, из которого изготовлена подложка, обеспечить создание конструкции сотовой панели. Данные конструкции имеют высокие прочностные характеристики при малом удельном весе, что оказывается важным при установке устройства и его эксплуатации.

Каждый из защитных экранов (7), (10) может быть соединен с подложкой (1) с обеспечением создания между экраном и подложкой герметичной полости (12). Создание герметичной полости позволяет обеспечить защиту внутренних систем устройства от атмосферного воздействия и создания области пониженного давления. При этом герметичная полость может быть заполнена любым газом. Герметизация может создаваться сваркой материала по внешнему контуру изделия или склеиванием. Это обеспечивает плотное прилегание защитного экрана к сотовой панели и снижает вероятность его отставания в процессе эксплуатации устройства при повышении температуры подложки. При повышении температуры в процессе работы устройства для преобразования солнечной энергии давление внутри герметизированного пространства начинает расти. Для снижения вероятности разгерметизации устройства для преобразования солнечной энергии в этом случае необходимая разница давлений рассчитывается с учетом условий эксплуатации работы в южных или северных климатических зонах.

На внешнем контуре устройства для преобразования солнечной энергии устанавливаются крепежные элементы (13), посредством которых несколько устройств могут быть соединены между собой в единую солнечную батарею требуемых размеров. Крепежные элементы (13) могут изготавливаться в виде кнопочного соединения, например, посредством тиснения рельефа. Кроме того, крепежные элементы (13) могут быть выполнены в виде любых известных соединений, таких как замковые, резьбовые и т.д. В результате, при сборке устройств для преобразования солнечной энергии в солнечную батарею не требуется сложных и материалоемких устройств и приспособлений. Установка на внешнем контуре предлагаемого тонкопленочного устройства для преобразования солнечной энергии крепежных элементов (13) обеспечивает простоту сборки множества устройств для преобразования солнечной энергии в солнечную батарею и, при необходимости, их замену.

Для снятия заряда статического электричества устройство для преобразования солнечной энергии снабжается антистатическим устройством (14), в качестве которого может быть использован, например, антистатический шнур компании «Юман», устанавливаемый на внешнем контуре устройства для преобразования солнечной энергии.

Электрические шины (15 и 16) обеспечивают электрический контакт тыльных и лицевых электродов отдельных устройств при их сборке в большую солнечную батарею. Электрические шины (17 и 18) обеспечивают съем электрической энергии с солнечной батареи.

Устройство с фотоприемным слоем для преобразования солнечной энергии в электрическую работает следующим образом.

Солнечное излучение, попадая внутрь полостей в виде пирамид и/или конусов и/или сфер и/или сфероидов и/или усеченных пирамид и/или усеченных конусов многократно переотражается от стенок полостей. При этом при каждом дополнительном переотражении происходит поглощение света в фотоприемном слое (2) и его преобразование в электрическую энергию. Съем электрической энергии осуществляется посредством лицевого (3) и тыльного (4) электродов, контактирующих соответственно с лицевой и тыльной сторонами фотоприемного слоя (2) и далее через электрические шины (15-18).

Основным недостатком существующих солнечных элементов является большая зависимость коэффициента полезного действия (КПД) от угла падения солнечного излучения. При отклонении излучения от зенита не более чем на 10° начинает резко падать КПД и при углах около 40° устройство практически перестает преобразовывать солнечную энергию. Это приводит к необходимости либо использовать дополнительные дорогостоящие устройства для слежения за солнцем, что возможно только в случае малогабаритных солнечных батарей, либо не менее сложные накопительные устройства, позволяющие накапливать пиковую энергию при нахождении солнца в зените и распределять ее затем в течение суток, что актуально для солнечных электростанций. Наличие же световых ловушек в виде полостей приводит к возможности попадания излучения внутрь конструкции при значительном отклонении солнца от зенита. Так, при угле 20° при вершине четырехгранной пирамиды коэффициент переотражения внутри ее составляет 4,25 для угла отклонения от зенита 70°. Кривая суточного распределения энергии, выдаваемая в течение светового дня, более полого спускается к нулю, обеспечивая повышение общего КПД устройства на 10-60%. Такие устройства, в результате, не требуют слежения за солнцем и накопительных установок, что резко снижает затраты на установку и эксплуатацию устройства.

Профилирование полос, используемых для изготовления подложек в устройстве для преобразования солнечной энергии, выполняется методом тиснения по матрицам в подложке (1), что обеспечивает оптическое качество стенок пустотелых конструкций. При этом изготовление профилированных полос проводится на серийном оборудовании, что значительно снижает себестоимость самой подложки и устройства в целом.

За счет более качественного исполнения рельефа и больших возможностей по глубине профиля в виде полостей (максимальные возможности имеет полость в форме трехгранной пирамиды с углом при вершине менее 30°) возникает повышение КПД, т.к. в данной полости происходит поглощение более 70% падающего излучения. Кроме того, предлагаемое устройство для преобразования солнечной энергии работает и без прямого падения на панель солнечного излучения - только за счет поглощения рассеянного света, и практически не зависит от угла падения света, так как при любом угле падения на него солнечных лучей последние, попадая в пустотелые конструкции, переотражаются на их боковых стенках и перемещаются вглубь фотоприемного слоя в направлении их реальных или воображаемых вершин. Это обеспечивает возможность изготовления двухсторонних устройств, в которых либо обе стороны работают в условиях рассеянного света, либо одна сторона работает при ярком солнечном излучении, а вторая либо от отраженного дополнительным отражающим устройством излучения, например от зеркала, либо от рассеянного излучения.

1. Устройство с фотоприемным слоем для преобразования солнечной энергии в электрическую, характеризующееся тем, что 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.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полости представляют собой конусы и/или пирамиды и/или сферы и/или сфероиды и/или цилиндры и/или усеченные конусы и/или усеченные пирамиды.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полости в разных рядах в поперечном направлении выполнены различной формы.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что толщина полосы меньше высоты профиля поперечного и/или продольного сечения этой полосы.



 

Похожие патенты:

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).

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 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.

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.

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.

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.

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 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.

Изобретение относится к новым редокс парам для применения в сенсибилизированных красителем солнечных элементах СКСЭ. Редокс-пары образованы по общей формуле (производное бипиридина)nMe(Ion)m, где производное бипиридина есть: где R1, R2, R3 - любой заместитель из ряда метил, этил, пропил, бутил, пентил, гексил, Me - металл из ряда Cr, Mo, Nd, Ni, Pd, Pt, Ir, Co, Rh, Cu, W, Mn, Та, Fe, Ru, Ion - противоион - любой анион из ряда ClO4 -, Cl-, I-, BF4 -, PF6 -, CF3SO3 -, n, m - соответствуют валентности иона металла. Также предложены новые редокс-пары (вариант) и электролит для применения в СКСЭ. Новые редокс-пары применяются в СКСЭ и обладают наинизшими редокс-уровнями для повышения напряжения холостого хода. 3 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 3 пр.

Устройство относится к области электротехники. Техническим результатом является повышение прочности. Зажимное соединение (1) для закрепления на направляющих балках (8) пластинообразных конструктивных элементов (13), в частности солнечных модулей, состоит из опоры (2), имеющей ориентированную в продольном направлении зажимного соединения (1) упорную балку (4) с боковыми крыловидными планками (5, 6) с поверхностями (10, 11) прилегания для конструктивных элементов (13), а также предусмотренную на нижней стороне пяту (7) для крепления опоры (2) на балке (8), а также - из зажимной крышки (3) с продольным пазом (9), охватывающим верхнюю часть упорной балки (4), и с покрывающими поверхности (10, 11) прилегания опоры (2) зажимными поверхностями (13, 14) и с удерживающим соединением (25, 28, 29) для фиксации зажимной крышки (3) на опоре (2), причем балка (8) имеет направляющие пазы с выступающими внутрь паза краями (34), и пята (7), выполненная Т-образной, своей поперечиной (36) вставлена в направляющий паз и после поворота на 90° зацепляется позади выступающих краев (34). Опора (2) имеет проход (24), по центру которого расположена пружинная шайба (31), которая с силовым замыканием захватывает вдавленный, соединенный с зажимной крышкой (3) удерживающий штифт (30) и тем самым фиксирует зажимную крышку (3) на опоре (2). 25 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области солнечной энергетики. Устройство для преобразования солнечной энергии 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 периодически повторяющимся профилем, образующим полости траншейного типа, и установлена с возможностью соединения своей лицевой поверхностью с тыльной поверхностью второй полосы, при этом полосы выполнены из материала, обеспечивающего возможность формирования их профилированными посредством изгибания, полоса, выполненная профилированной с периодически повторяющимся профилем, образующим полости траншейного типа, установлена с возможностью соединения своей лицевой поверхностью с тыльной поверхностью второй полосы и образования их профилями, по крайней мере, одного ряда траншей, а из полос одной пары - гибкого устройства для преобразования солнечной энергии, профили, по крайней мере, одного ряда траншей выполнены с возможностью образования части окружности, и/или части гиперболы, и/или части параболы, и/или траншеи с плоским, выпуклым или вогнутым дном и наклонными расширяющимися боковыми стенками, при этом все траншеи выполнены с направленными наружу перпендикулярными или наклонными относительно воображаемой плоскости, наложенной на края соответствующей траншеи первой полосы, бортами по контуру соответствующей траншеи, причем траншеи выполнены с нанесенным на их рабочую поверхность фотоприемным слоем, а борты траншей - с нанесенным на их поверхность фотоприемным слоем или отражающим покрытием. Изобретение обеспечивает повышение КПД посредством увеличения коэффициента поглощения фотоприемного слоя за счет увеличения количества переотражений отраженного от фотоприемного слоя излучения внутри трехмерной структуры траншейного типа, снижения зависимости коэффициента поглощения от угла падения солнечного излучения при упрощении технологии изготовления, снижении веса и снижения зависимости коэффициента поглощения от угла падения солнечного излучения при упрощении технологии изготовления. 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Настоящее изобретение относится к способу нанесения покрытия на субстрат (2), содержащий на своей поверхности материал, отличный от силиконового каучука, или состоящий из такого материала, методом химического осаждения из паровой фазы с помощью пламени. Осуществляют воздействие на субстрат пламенем горелки (1), в которое добавляют поток элементов-предшественников, обеспечивающих получение материала покрытия. Субстрат без внешнего охлаждения подвергают перемещению относительно указанного пламени с относительной скоростью перемещения выше 30 м/мин с обеспечением простирания пламени вдоль реакционной зоны (3), расположенной позади горелки. Обеспечивается получение покрытия хорошего качества, в частности, на термочувствительных материалах. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 6 ил.

Полупроводниковая структура для фотопреобразующего и светоизлучающего устройств состоит из полупроводниковой подложки (1) с лицевой поверхностью, разориентированной от плоскости (100) на (0,5-10) градусов и, по меньшей мере, одного р-n перехода (2), включающего, по меньшей мере, один активный полупроводниковый слой (3), заключенный между двумя барьерными слоями (4) с шириной запрещенной зоны Eg0. Активный полупроводниковый слой (3) состоит из граничащих с барьерными слоями (4) и чередующихся в плоскости активного полупроводникового слоя (3) пространственных областей (5), (6) первого и второго типов. Пространственные области (5) первого типа имеют ширину запрещенной зоны Eg1<Eg0, a пространственные области (6) второго типа имеют ширину запрещенной зоны Eg2<Eg1. Полупроводниковая структура согласно изобретению обеспечивает увеличение эффективности фотопреобразующего и светоизлучающих приборов, при этом в фотопреобразующих устройствах увеличение эффективности происходит за счет увеличения фототока при распространении спектральной чувствительности в длинноволновую область, и обеспечения высокого уровня фотогенерации и разделения носителей заряда, а в светоизлучающих устройствах увеличение эффективности происходит за счет увеличения вероятности генерации фотонов и уменьшения вероятности безизлучательной рекомбинации посредством обеспечения высокой плотности областей, локализующих носители заряда в трех направлениях.10 з.п. ф-лы, 11 ил., 5 пр.

Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть использовано для создания фотопреобразователей, преобразующих энергию света в электрическую энергию. Гибридный фотопреобразователь содержит диэлектрическую подложку, расположенные на ее лицевой поверхности изолированные друг от друга области легированного примесью монокристаллического кремния, в каждой из которых у поверхности, примыкающей к диэлектрической подложке, расположен скрытый слой того же типа проводимости, что и области, но с большей концентрацией легирующей примеси, а у поверхности, наиболее удаленной от диэлектрической подложки, расположены два участка разного типа проводимости с большей по сравнению с областями концентрацией легирующей примеси, и эти участки имеют металлические соединения с другими элементами фотопреобразователя, и два контактных вывода, соединенные соответственно с участками двух крайних областей, причем первый контактный вывод соединен с участком того же типа проводимости, что и области, а также содержит вторую диэлектрическую подложку, на лицевой поверхности которой расположены изолированные друг от друга дополнительные области легированного примесью монокристаллического кремния того же, что и у областей, типа проводимости, в каждой из которых у поверхности, примыкающей к второй диэлектрической подложке, расположен дополнительный скрытый слой того же типа проводимости, что и дополнительные области, но с большей концентрацией легирующей примеси, а у поверхности, наиболее удаленной от второй диэлектрической подложки, расположены два дополнительных участка разного типа проводимости с большей по сравнению с дополнительными областями концентрацией легирующей примеси, причем на всех участках и всех дополнительных участках сформированы металлические объемные выводы, диэлектрические подложки обращены лицевыми поверхностями друг к другу и участки разного типа проводимости каждой области соединены через посредство объемных выводов каждый с соответствующим ему дополнительным участком противоположного типа проводимости, расположенными в двух соседних дополнительных областях, и второй контактный вывод соединен с участком того же типа проводимости, что и области. Техническим результатом предлагаемого изобретения является двукратное увеличение напряжения, снимаемого с фотопреобразователя при его освещении, при сохранении площади диэлектрической подложки. 7 ил.
Наверх