| Название: | Микроконцентраторные фотоэлектрические модули |
| Грантодатель: | Гранты РНФ |
| Область знаний: | 09 - Инженерные науки, 09-305 - Физические аспекты получения, преобразования и передачи электроэнергии |
| Ключевые слова: | Микроконцентраторные фотоэлектрические модули, многопереходные солнечные элементы, фотопреобразователи, солнечная энергетика |
| Тип: | исследовательский |
| Руководитель(и): | Левина,СА |
| Подразделения: | |
| Код проекта: | 23-29-00499 |
Технология micro-CPV базируется на использовании миниатюрных (в среднем 500 и 100 мкм) солнечных элементов (СЭ) и короткофокусной оптике, благодаря чему удается значительно снизить конструктивную высоту модуля (до 1-3 сантиметров). Таким образом, такие важные форм-факторы как «высота» и «объем» модуля оказываются сравнимыми с широко распространенными планарными солнечными батареями. Неоспоримым преимуществом micro-CPV технологии является уменьшение температурной нагрузки в каждой ячейке модуля при сохранении высокой средней концентрации солнечного излучения, что создает более однородное распределение тепла на единой теплоотводящей панели, снижает влияние механических напряжений из-за несоответствия температурных коэффициентов расширения материалов полупроводника и теплоотвода и, как результат, повышается надёжность модуля. Кроме того, может подавляться влияние латеральных токов на вольтамперные характеристики, вызванное неоднородностью засветки СЭ. За счет снижения резистивных потерь от латеральных токов открывается путь к использованию альтернативных более дешевых электрических контактов, например, таких как прозрачные проводящие слои. Негативное влияние «периферии», в частности туннельных токов, при высоких концентрациях излучения, характерное для модулей на основе стандартных концентраторов, оказывается также слабее в случае micro-CPV.
Создание более сложных фотоэлектрических модулей, выполненных с использованием micro-CPV ячеек и планарных (неконцентраторных) фотопреобразователей, позволяет использовать преимущества обеих технологий и преобразовывать энергию как прямого солнечного света, так и рассеянного (диффузного) излучения. Солнечные элементы субмиллиметровых размеров могут быть монтированы непосредственно на контактные шины планарного (неконцентраторного) кристаллического или тонкопленочного СЭ, не вводя дополнительные потери на затенение планарной ячейки. Дополнительным преимуществом комбинированных micro-CPV модулей является сниженное «энергетическое (световое) давление» от сфокусированного излучения на планарный СЭ при случайной разориентации модуля от направления на Солнце, благодаря чему не требуется установка дополнительных защитных компонентов для неконцентраторных фотопреобразователей. Следует отметить, что простая миниатюризация традиционных концентраторных модулей, оптимизированных под трехпереходные СЭ с площадью фоточувствительной поверхности равной десяткам квадратных миллиметров, не является приемлемым решением для реализации micro-CPV. Уменьшение размеров компонентов модуля накладывает существенно больше ограничений и требований, в частности на многоэлементные оптические системы на основе первичных и вторичных концентрирующих элементов.
Несмотря на отмеченные проблемные моменты, технология micro-CPV все же обладает набором несомненных преимуществ, что предопределило динамичное развитие этого направления фотовольтаики в мире на сегодняшний день с вовлечением в «орбиту» micro-CPV все более широкой номенклатуры полупроводниковых материалов, в том числе и тонкопленочных.
Главная проблема, на решение которой направлен данный проект, заключается в поиске компромиссных решений между указанными параметрами при разработке и создании микроконцентраторных модулей.
