Волноводный концентратор солнечного элемента



Волноводный концентратор солнечного элемента
Волноводный концентратор солнечного элемента
Волноводный концентратор солнечного элемента
Волноводный концентратор солнечного элемента
Волноводный концентратор солнечного элемента
Волноводный концентратор солнечного элемента
Волноводный концентратор солнечного элемента

 


Владельцы патента RU 2548576:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (RU)

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.

 

Изобретение относится к волноводной и волоконной оптике и может быть использовано в устройствах преобразования солнечной энергии в электрическую энергию.

Концентраторы используют для сбора излучения Солнца на приемную площадку фотоэлектрического преобразователя (ФЭП) солнечного элемента. Это позволяет использовать в солнечных элементах ФЭП из монокристаллических полупроводников, имеющих максимальную эффективность фотоэлектрического преобразования.

Известен концентратор солнечного элемента, содержащий систему линз и зеркал для сбора излучения на ФЭП (Патент US №8450603 B2, МПК H01L 31/042, дата приоритета 16.08.2010, выдан 16.02.2012). Недостаток концентратора заключается в том, что из всего собранного излучения в электрическую энергию преобразуется лишь та часть, которая попадает в область спектральной чувствительности ФЭП.

Известен концентратор солнечного элемента, содержащий линзу и рефлекторы для сбора излучения на ФЭП (Патент ЕР №1261039 A1, МПК H01L 31/042, дата приоритета 23.05.2001, выдан 27.10.2002). Недостаток концентратора заключается в том, что из всего собранного излучения в электрическую энергию преобразуется лишь та часть, которая попадает в область спектральной чувствительности ФЭП.

Известен концентратор солнечного элемента, содержащий линзу Френеля для сбора излучения на ФЭП (Патент EP №7388146 B2, МПК H01L 31/0232, дата приоритета 2.08.2002, выдан 17.06.2008). Недостаток концентратора заключается в том, что из всего собранного излучения в электрическую энергию преобразуется лишь та часть, которая попадает в область спектральной чувствительности ФЭП.

Известен волноводный концентратор солнечного элемента, содержащий два люминесцентных планарных волновода, в которых происходит спектральное преобразование коротковолнового излучения Солнца за счет возбуждения люминесценции (D.К.G. de Boer, D.J. Broer, M.G. Debije, W. Keur, A. Meijerink, C.R. Ronda, P.P.C. Verbunt // Opt. Expr. 2012, V.20, P.A395). Люминесцентный слой изготовлен из полимера с добавками соединений самария и европия. Часть излучения люминесценции захватывается волноводами с преобразованием в волноводные моды и по волноводам передается на ФЭП. Недостатками концентратора являются низкая эффективность преобразования излучения люминесценции в волноводные моды и несоответствие спектрального положения полосы люминесценции спектральной области максимальной чувствительности монокристаллических ФЭП.

Известен волноводный концентратор солнечного элемента, выбранный в качестве прототипа, содержащий волокно или группу волокон из полимера с добавкой люминесцентного органического красителя (О.Y. Edelenbosch, M. Fisher, L. Patrignani, W.G.J.H.M. van Sark, A.J. Chatten // Opt. Expr. 2013. V.21. P.A503). Часть излучения люминесценции захватывается волокнами с преобразованием в волноводные моды и по волокнам передается на ФЭП. Недостатками концентратора являются низкая эффективность преобразования излучения люминесценции в волноводные моды, высокие потери излучения в полимерном волокне и несоответствие спектрального положения полосы люминесценции спектральной области максимальной чувствительности монокристаллических ФЭП.

Изобретение решает задачи повышения эффективности оптического захвата излучения Солнца и эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую энергию.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Волноводный концентратор солнечного элемента состоит трех стеклянных жгутов оптических волокон, расположенных один над другим, причем 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.

ФЭП на основе монокристаллических полупроводников (Si, InGaAs и др.) обладают максимальной эффективностью преобразования энергии излучения в электрическую энергию по сравнению с тонкопленочными ФЭП. Однако по технологическим причинам невозможно сделать монокристаллический ФЭП с большой приемной площадкой. Кроме того, максимальная эффективность преобразования монокристаллическими ФЭП обеспечивается в узком спектральном интервале. Например, у ФЭП на основе Si максимальная эффективность преобразования обеспечивается в спектральном интервале 850-950 нм, у ФЭП на основе InGaAs - в спектральном интервале 1400-1600 нм. В то же время излучение Солнца на уровне моря занимает спектральный интервал 300-1300 нм. Поэтому такие ФЭП могут эффективно преобразовывать в электричество лишь часть из всего спектра излучения Солнца.

Изобретение решает поставленные задачи следующим образом. Концентратор солнечного элемента состоит из жгутов стеклянных оптических волокон. В области воздействия излучения Солнца волокна распределены по всей области воздействия в два и более слоев. В области жгута, которая подвергается воздействию излучения Солнца, его волокна содержат люминесцентные добавки, преобразующие часть спектра солнечного излучения в спектральную область максимальной эффективности ФЭП. Часть излучения люминесценции захватывается волокном с преобразованием в волноводные моды и поступает по волокну на ФЭП. Часть излучения люминесценции, которая не была захвачена волокном, захватывается соседними волокнами и поступает по ним на ФЭП. Излучение Солнца, которое не попадает в спектр возбуждения люминесценции, также частично захватывается волокном, преобразуется в волноводные моды и поступает на ФЭП. Вблизи приемной площадки ФЭП волокна расположены компактно, так что апертура жгута не превышает апертуры ФЭП. Это позволяет сконцентрировать собранное с большой площади излучение на приемную площадку ФЭП.

В люминесцентной части волокон верхнего жгута стекло содержит нейтральные молекулярные кластеры серебра. Молекулярные кластеры серебра (Ag2, Ag3, Ag4) в стекле обладают люминесценцией в спектральном интервале 550-900 нм при возбуждении люминесценции излучением из спектрального интервала 280-440 нм (А.И. Игнатьев, Н.В. Никоноров, А.И. Сидоров, Т.А. Шахвердов // Опт. и Спектр. 2013. Т.114, с.838). Это позволяет эффективно преобразовывать коротковолновую часть спектра излучения Солнца (280-440 нм) в область чувствительности ФЭП на основе Si.

В люминесцентной части волокон среднего жгута стекло содержит квантовые точки CdSe или CdSSe. Квантовые точки CdSe и CdSSe в стекле обладают люминесценцией в спектральном интервале 600-1000 нм, в зависимости от их размера, при возбуждении люминесценции излучением из спектрального интервала 250-550 нм. Это позволяет эффективно преобразовывать коротковолновую часть спектра излучения Солнца (250-550 нм) в область чувствительности ФЭП на основе Si. Кроме того, часть излучения люминесценции волокон верхнего жгута, которая не была захвачена этими волокнами, поглощается волокнами среднего жгута, преобразуется в излучение люминесценции в спектральном интервале 600-1000 нм, которое поступает на ФЭП.

В люминесцентной части волокон нижнего жгута стекло содержит квантовые точки PbS или PbSe. Квантовые точки PbS и PbSe в стекле обладают люминесценцией в спектральном интервале 1100-1600 нм, в зависимости от их размера, при возбуждении люминесценции излучением из спектрального интервала 700-1000 нм. Это позволяет эффективно преобразовывать часть инфракрасного спектра излучения Солнца (700-1000 нм) в область чувствительности ФЭП на основе InGaAs. Кроме того, часть излучения люминесценции волокон среднего жгута, которая не была захвачена этими волокнами, поглощается волокнами нижнего жгута, преобразуется в излучение люминесценции в спектральном интервале 1100-1600 нм, которое поступает на ФЭП.

Совокупность признаков, изложенных в формуле, характеризует концентратор солнечного элемента, состоящего из трех жгутов оптических волокон из стекла, причем те участки волокон, которые подвергаются воздействию солнечного излучения, содержат нейтральные молекулярные кластеры серебра, квантовые точки CdSe или CdSSe и квантовые точки PbS или PbSe. Это позволяет преобразовать спектр излучения Солнца в спектральные области максимальной эффективности ФЭП. Использование в качестве концентратора жгутов из люминесцентных оптических волокон позволяет решить задачи повышения эффективности оптического захвата излучения Солнца и повышения эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую энергию. Дополнительным достоинством концентратора является возможность удаления ФЭП из области, нагреваемой Солнцем, за счет гибких волоконных жгутов, так как нагрев ФЭП снижает его эффективность. Достоинством концентратора является также то, что под воздействием ультрафиолетового излучения не происходит деградация его люминесцентных характеристик.

Изобретение иллюстрируется следующими графическими изображениями.

На фиг.1 показана: Схема солнечного элемента с волоконным концентратором (вид сверху). 1 - верхний волоконный жгут, 2 - область воздействия солнечного излучения, 3 и 4 - ФЭП верхнего волоконного жгута. Отражатель на фигуре не показан.

На фиг.2 показана: Схема солнечного элемента с волоконным концентратором (вид сбоку). 1 - верхний волоконный жгут, 5 - средний волоконный жгут, 6 - нижний волоконный жгут, 3 - ФЭП верхнего, 7 - ФЭП среднего, 8 - ФЭП нижнего волоконных жгутов, 4 - ФЭП верхнего, 9 - ФЭП среднего, 10 - ФЭП нижнего волоконных жгутов. Отражатель на фигуре не показан.

На фиг.3 показано: Поперечное сечение волоконного концентратора в области воздействия солнечного излучения 2, где 1 - волокна верхнего волоконного жгута, 5 - волокна среднего волоконного жгута и 6 - волокна нижнего волоконного жгута, 11 - отражатель.

На фиг.4 показана: Фотография люминесценции стекла с молекулярными кластерами серебра, a - до ультрафиолетового облучения, b - после ультрафиолетового облучения, c - ультрафиолетового облучения и термообработки. Длина волны возбуждения люминесценции - 365 нм.

На фиг.5 показаны: I - спектр люминесценции волокна с молекулярными кластерами серебра. Длина волны возбуждения люминесценции - 405 нм. II - Спектральная зависимость эффективности ФЭП на основе Si.

На фиг.6 показаны: I - спектр люминесценции волокна с квантовыми точками CdSSe. Длина волны возбуждения люминесценции - 530 нм. II - Спектральная зависимость эффективности ФЭП на основе Si.

На фиг.7 показаны: I - спектр люминесценции волокна с квантовыми точками PbSe. Длина волны возбуждения люминесценции - 980 нм. II - Спектральная зависимость эффективности ФЭП на основе InGaAs.

Примеры конкретной реализации изобретения.

На фиг.1 и фиг.2 показана схема солнечного элемента с волоконным концентратором, вид сверху и вид сбоку соответственно. На фиг.3 показано поперечное сечение волоконного концентратора в области воздействия солнечного излучения 2. Концентратор состоит из трех стеклянных волоконных жгутов 1, 5, 6 (на фиг.2), расположенных один над другим. В центральной части каждого волоконного жгута, которая подвергается воздействию солнечного излучения, область 2 (на фиг.1), стекло волокон 1, 5, 6 содержит люминесцентные центры. На противоположных концах каждого волоконного жгута расположены по два ФЭП 3 и 4, 7 и 9, 8 и 10 соответственно (на фиг.2). В области 2 (на фиг.1), которая является областью воздействия солнечного излучения, волокна жгутов расположены свободно в несколько рядов, заполняя эту область (фиг.3). С трех сторон волокна окружены зеркальным или диффузным отражателем 11 (на фиг.3). Перед приемной площадкой ФЭП волокна расположены плотно таким образом, чтобы выходная апертура каждого волоконного жгута не превышала апертуру ФЭП.

Волокна верхнего волоконного жгута 1 концентратора изготовлены из силикатного стекла, имеющего следующий состав: Na2O-ZnO-Al2O3-SiO2-NaF-NaBr с добавкой фотосенсибилизатора СеО2, восстановителя Sb2O3, а также Ag2O. В данном стекле серебро исходно находится в виде ионов Ag+ и заряженных молекулярных кластеров A g n m + (n=2-4). Стекло обладает слабой люминесценцией в видимой области спектра (а на фиг.4). Ультрафиолетовое облучение и термообработка при температуре 300-400°C переводят заряженные молекулярные кластеры серебра в нейтральное состояние, что существенно увеличивает интенсивность люминесценции (b и c на фиг.4). Для формирования люминесцентного участка на волокнах жгута этот участок волокон облучают ультрафиолетовым излучением ртутной лампы и обрабатывают в трубчатой печи при температуре 300-400°C в течение 3 часов. На фиг.5 показаны спектр люминесценции волокна из стекла с нейтральными молекулярными кластерами серебра (кривая I) и спектральная зависимость эффективности ФЭП на основе монокристаллического Si (кривая II). Из фиг.5 видно, что спектральная область люминесценции находится вблизи спектральной области максимальной эффективности ФЭП. Спектр возбуждения люминесценции занимает спектральный интервал 280-440 нм с максимумом в интервале 360-400 нм. Таким образом, волокна с нейтральными молекулярными кластерами серебра позволяют преобразовывать ультрафиолетовое и фиолетовое излучение Солнца в спектральную область максимальной эффективности ФЭП на основе монокристаллического Si.

Волокна среднего волоконного жгута 5 концентратора изготовлены из фторфосфатного стекла, имеющего следующий состав: Na2O-P2O5-ZnF2-Ga2O3-CdS-AlF3-NaF с добавкой ZnSe. Для формирования люминесцентного участка на волокнах жгута этот участок волокон термообрабатывают в трубчатой печи при температуре 400°C в течение 1 часа. При этом в стекле формируются квантовые точки CdSSe заданного размера, имеющие полосу люминесценции в спектральной области максимальной эффективности ФЭП на основе монокристаллического Si (фиг.6). Спектр возбуждения люминесценции занимает спектральный интервал 250-550 нм с максимумом в интервале 460-500 нм. Таким образом, волокна с квантовыми точками CdSSe позволяют преобразовывать ультрафиолетовое и часть видимого излучения Солнца в спектральную область максимальной эффективности ФЭП на основе монокристаллического Si.

Волокна нижнего волоконного жгута 6 концентратора изготовлены из фторфосфатного стекла, имеющего следующий состав: Na2O-P2O5-ZnF2-Ga2O3-PbF3-AlF3-NaF с добавкой ZnSe. Для формирования люминесцентного участка на волокнах жгута этот участок волокон термообрабатывают в трубчатой печи при температуре 400°C в течение 1 часа. При этом в стекле формируются квантовые точки PbSe заданного размера, имеющие полосу люминесценции в спектральной области максимальной эффективности ФЭП на основе монокристаллического InGaAs (фиг.7). Спектр возбуждения люминесценции занимает спектральный интервал 850-1100 нм. Таким образом, волокна с квантовыми точками PbSe позволяют преобразовывать часть инфракрасного излучения Солнца в спектральную область максимальной эффективности ФЭП на основе монокристаллического InGaAs.

Устройство работает следующим образом. Ультрафиолетовая часть солнечного излучения поглощается люминесцентными участками волокон верхнего волоконного жгута и возбуждает люминесценцию люминесцентных центров в спектральной области, близкой или совпадающей со спектральной областью максимальной эффективности ФЭП на основе монокристаллического Si. Часть излучения люминесценции захватывается волокнами, преобразуется в волноводные моды и поступает на ФЭП. Так как волноводные моды распространяются в обоих направлениях волокна, то для волоконного жгута используют два ФЭП. Та часть солнечного излучения, которая не была поглощена в верхнем слое волокон, поглощается в нижних слоях волокон, возбуждая в них люминесценцию. Та часть излучения люминесценции, которая не была преобразована в волноводные моды в конкретном волокне, попадает в соседние волокна и частично преобразуется в волноводные моды. Излучение Солнца, не попадающее в спектральный интервал возбуждения люминесценции, также частично захватывается волокнами за счет переотражений в системе волокон, преобразуется в волноводные моды и поступает на ФЭП.

Солнечное излучение видимой области спектра проходит через волокна верхнего волоконного жгута, поглощается люминесцентными участками волокон среднего волоконного жгута и возбуждает люминесценцию люминесцентных центров в спектральной области, близкой или совпадающей со спектральной областью максимальной эффективности ФЭП на основе монокристаллического Si. Часть излучения люминесценции захватывается волокнами, преобразуется в волноводные моды и поступает на ФЭП. Так как волноводные моды распространяются в обоих направлениях волокна, то для волоконного жгута используют два ФЭП. Та часть солнечного излучения, которая не была поглощена в верхнем слое волокон, поглощается в нижних слоях волокон, возбуждая в них люминесценцию. Та часть излучения люминесценции, которая не была преобразована в волноводные моды в конкретном волокне, попадает в соседние волокна и частично преобразуется в волноводные моды. Излучение Солнца, не попадающее в спектральный интервал возбуждения люминесценции, также частично захватывается волокнами за счет переотражений в системе волокон, преобразуется в волноводные моды и поступает на ФЭП. Часть излучения люминесценции верхнего волоконного жгута, не преобразованного в волноводные моды, также захватывается волокнами среднего волоконного жгута, преобразуется в волноводные моды и поступает на ФЭП.

Солнечное излучение ближнего инфракрасного диапазона проходит через волокна верхнего и среднего волоконных жгутов, поглощается люминесцентными участками волокон нижнего волоконного жгута и возбуждает люминесценцию люминесцентных центров в спектральной области, близкой или совпадающей со спектральной областью максимальной эффективности ФЭП на основе монокристаллического InGaAs. Часть излучения люминесценции захватывается волокнами, преобразуется в волноводные моды и поступает на ФЭП. Так как волноводные моды распространяются в обоих направлениях волокна, то для волоконного жгута используют два ФЭП. Та часть солнечного излучения, которая не была поглощена в верхнем слое волокон, поглощается в нижних слоях волокон, возбуждая в них люминесценцию. Та часть излучения люминесценции, которая не была преобразована в волноводные моды в конкретном волокне, попадает в соседние волокна и частично преобразуется в волноводные моды. Излучение Солнца, не попадающее в спектральный интервал возбуждения люминесценции, также частично захватывается волокнами за счет переотражений в системе волокон, преобразуется в волноводные моды и поступает на ФЭП. Часть излучения люминесценции среднего волоконного жгута, не преобразованного в волноводные моды, также захватывается волокнами нижнего волоконного жгута, преобразуется в волноводные моды и поступает на ФЭП.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность оптического захвата излучения Солнца и повысить эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую энергию. Дополнительным достоинством концентратора является возможность, за счет гибкого волоконного жгута, удаления ФЭП из области, нагреваемой Солнцем, так как нагрев ФЭП снижает его эффективность. Достоинством концентратора является также то, что под воздействием ультрафиолетового излучения не происходит деградация его люминесцентных характеристик.

Промышленная применимость

Волоконный концентратор по предлагаемому изобретению предназначен для использования в солнечных элементах и солнечных батареях с монокристаллическими полупроводниковыми ФЭП.

Таким образом, предлагаемое изобретение решает задачи повышения эффективности оптического захвата излучения Солнца и повышения эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую энергию.

Волноводный концентратор солнечного элемента, состоящий из люминесцентных волноводов, отличающийся тем, что содержит три стеклянных жгута оптических волокон, расположенных один над другим, причем 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.



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение относится к устройствам для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую солнечным элементом на основе сенсибилизированных металлооксидных мезоструктур.

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.

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.

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.

Изобретение относится к композиционным материалам, используемым в сверхлегких каркасах солнечных батарей и элементов конструкций космических аппаратов, и касается трехслойной панели. Состоит из обшивок и расположенного между ними каркаса, соединенных между собой. Каркас представляет собой ячеистый заполнитель в виде плоских элементов, образующих ячейки треугольной, прямоугольной или квадратной формы. В одной или обеих обшивках выполнены вырезы, повторяющие форму ячеек. Изобретение обеспечивает создание трехслойной панели, обладающей требуемой прочностью и жесткостью при минимально возможной массе. 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение обеспечивает фотогальваническое устройство и способ изготовления такого устройства. Фотогальваническое устройство согласно изобретению включает в себя комбинацию полупроводниковых структур и защитный слой. Комбинация полупроводниковых структур имеет множество сторон и включает в себя p-n-переход, n-p-переход, p-i-n-переход, n-i-p-переход, тандемный переход или мульти-переход. В частности, защитный слой сформирован для покрытия сторон комбинации полупроводниковых структур. Благодаря этому защитный слой может эффективно подавлять эффект вызванной высоким потенциалом деградации фотогальванического устройства согласно изобретению, что повышает надежность фотогальванического устройства. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил., 1 табл.

Солнечный элемент содержит стеклянную подложку; первый проводящий слой на основе CNT, расположенный непосредственно или косвенно на стеклянной подложке; первый полупроводниковый слой в контакте с первым проводящим слоем на основе CNT; по меньшей мере, один поглощающий слой, расположенный непосредственно или косвенно на первом полупроводниковом слое; второй полупроводниковый слой, расположенный непосредственно или косвенно на, по меньшей мере, одном поглощающем слое; второй проводящий слой на основе CNT в контакте со вторым полупроводниковым слоем и контакт к тыльной поверхности, расположенный непосредственно или косвенно на втором проводящем слое на основе CNT. Изобретение обеспечивает возможность использования покрытий, которые достигают, соответствуют или превышают коэффициент пропускания 90% в видимом свете и поверхностное сопротивление меньше чем 90 Ом/квадрат. 5 з.п. ф-лы, 14 ил.
Наверх