Солнечная батарея - Solar cell

Для конвективных ячеек на солнечной поверхности см. Гранула (физика Солнца).
Смотрите также: Фотогальваника

Обычный кристаллический кремний солнечная батарея (по состоянию на 2005 г.). Электрические контакты из шины (большие полоски серебристого цвета) и пальцы (маленькие) напечатаны на кремний вафля.
Символ фотоэлемента.

А солнечная батарея, или фотоэлектрический элемент, представляет собой электрическое устройство, преобразующее энергию свет прямо в электричество посредством фотоэлектрический эффект, что является физический и химический явление.[1] Это форма фотоэлемента, определяемого как устройство, электрические характеристики которого, такие как текущий, Напряжение, или сопротивление, меняются под воздействием света. Индивидуальные солнечные элементы часто являются электрическими строительными блоками фотоэлектрические модули, известный в просторечии как солнечные батареи. Общий одинарный переход кремний солнечная батарея может производить максимум холостое напряжение приблизительно от 0,5 до 0,6 вольт.[2]

Солнечные элементы описываются как фотоэлектрический, независимо от того, является ли источник Солнечный лучик или искусственный свет. Помимо производства энергии, они могут использоваться как фотоприемник (Например инфракрасные детекторы ), обнаруживая свет или другое электромагнитное излучение вблизи видимого диапазона или измерения интенсивности света.

Работа фотоэлемента требует трех основных атрибутов:

Напротив, солнечный тепловой коллектор запасы высокая температура от поглощающий солнечный свет, для прямого или непрямого нагрева. производство электроэнергии от тепла. «Фотоэлектролитическая ячейка» (фотоэлектрохимическая ячейка ), с другой стороны, относится либо к типу фотоэлектрических элементов (например, разработанных Эдмон Беккерель и современный сенсибилизированные красителем солнечные элементы ) или устройству, которое раскалывает воду прямо в водород и кислород используя только солнечное освещение.

Приложения

От солнечного элемента к фотоэлектрической системе. Схема возможных компонентов фотоэлектрическая система

Сборки солнечных элементов используются для изготовления солнечные модули которые производят электроэнергию из Солнечный лучик, в отличие от «солнечного теплового модуля» или «солнечной панели для горячей воды». Солнечная батарея генерирует солнечная энергия с помощью солнечная энергия.

Ячейки, модули, панели и системы

Основная статья: Фотоэлектрическая система

Несколько солнечных элементов в единой группе, все ориентированные в одной плоскости, составляют единое целое. солнечная фотоэлектрическая панель или модуль. Фотоэлектрические модули часто имеют лист стекла на стороне, обращенной к солнцу, позволяя свету проходить и защищая полупроводник. вафли. Солнечные батареи обычно подключаются к серии создавая аддитивное напряжение. Параллельное соединение ячеек дает более высокий ток.

Однако проблемы в параллельных ячейках, такие как эффекты тени, могут отключить более слабую (менее освещенную) параллельную цепочку (ряд последовательно соединенных ячеек), вызывая значительную потерю мощности и возможное повреждение из-за обратного смещения, прикладываемого к затененным ячейкам их освещенными партнерами. .[нужна цитата ]

Хотя модули могут быть соединены между собой для создания массива с желаемым пиковым напряжением постоянного тока и допустимым током нагрузки, что может быть выполнено с использованием или без использования независимых MPPT (трекеры максимальной мощности ) или, для каждого модуля, с модулями силовой электроники (MLPE) или без них, такими как микроинверторы или Оптимизаторы DC-DC. Шунт диоды может уменьшить потери мощности за счет теневого копирования в массивах с последовательно / параллельно соединенными ячейками.

Типичные цены на фотоэлектрические системы в 2013 г. в отдельных странах ($ / Вт)
Долл. США / ВтАвстралияКитайФранцияГерманияИталияЯпонияобъединенное КоролевствоСоединенные Штаты
Жилой1.81.54.12.42.84.22.84.9
Коммерческий1.71.42.71.81.93.62.44.5
Шкала полезности2.01.42.21.41.52.91.93.3
Источник: МЭА - Технологическая дорожная карта: отчет о солнечной фотоэлектрической энергии, Издание 2014 г.[3]:15
Заметка: DOE - Тенденции ценообразования фотоэлектрических систем сообщает о более низких ценах в США.[4]

История

Основная статья: Хронология солнечных батарей

В фотоэлектрический эффект впервые экспериментально продемонстрировал французский физик Эдмон Беккерель. В 1839 году, в возрасте 19 лет, он построил первый в мире фотоэлектрический элемент в лаборатории своего отца. Уиллоуби Смит впервые описал «влияние света на селен во время прохождения электрического тока» в выпуске журнала от 20 февраля 1873 г. Природа. В 1883 г. Чарльз Фриттс построил первый твердое состояние фотоэлектрический элемент путем покрытия полупроводник селен с тонким слоем золото формировать стыки; КПД устройства составлял всего около 1%. Другие вехи включают:

Космические приложения

НАСА с самого начала использовала солнечные элементы на своем космическом корабле. Например, Исследователь 6, запущенный в 1959 году, имел четыре массива, которые после выхода на орбиту раскладывались. Они месяцами обеспечивали энергию в космосе.

Впервые солнечные элементы были широко использованы, когда они были предложены и запущены на спутнике Vanguard в 1958 году в качестве альтернативного источника энергии. основная батарея источник питания. Добавляя клетки снаружи тела, время миссии можно было продлить без каких-либо серьезных изменений в космическом корабле или его системах питания. В 1959 году Соединенные Штаты запустили Исследователь 6 с большими солнечными батареями в форме крыльев, которые стали обычным явлением в спутниках. Эти массивы состояли из 9600 Солнечные элементы Hoffman.

К 1960-м годам солнечные элементы были (и остаются) основным источником энергии для большинства спутников на околоземной орбите и ряда зондов для солнечной системы, поскольку они предлагали лучшие удельная мощность. Однако этот успех был возможен, потому что в космическом приложении затраты на энергосистему могли быть высокими, потому что у космических пользователей было немного других вариантов питания и они были готовы платить за самые лучшие из возможных ячеек. Рынок космической энергии стимулировал разработку более эффективных солнечных батарей до Национальный научный фонд Программа «Исследования для национальных нужд» начала стимулировать разработку солнечных элементов для наземных применений.

В начале 1990-х годов технология, используемая для космических солнечных элементов, отличалась от кремниевой технологии, используемой для наземных панелей, и применение космических аппаратов перешло на арсенид галлия полупроводниковые материалы на основе III-V, которые затем эволюционировали в современные III-V многопереходный фотоэлектрический элемент используется на космических кораблях.

В последние годы исследования переместились в сторону разработки и производства легких, гибких и высокоэффективных солнечных элементов. В технологии наземных солнечных элементов обычно используются фотоэлектрические элементы, которые ламинированы слоем стекла для прочности и защиты. Космические приложения для солнечных элементов требуют, чтобы элементы и массивы были одновременно высокоэффективными и чрезвычайно легкими. Некоторые более новые технологии, реализованные на спутниках, представляют собой многопереходные фотоэлектрические элементы, которые состоят из различных PN-переходов с различной шириной запрещенной зоны, чтобы использовать более широкий спектр солнечной энергии. Кроме того, большие спутники требуют использования больших солнечных батарей для производства электроэнергии. Эти солнечные батареи должны быть разбиты, чтобы соответствовать геометрическим ограничениям ракеты-носителя, на которой движется спутник, прежде чем они будут выведены на орбиту. Исторически солнечные элементы на спутниках состояли из нескольких небольших наземных панелей, сложенных вместе. Эти маленькие панели будут развернуты в большую панель после того, как спутник будет выведен на свою орбиту. Новые спутники стремятся использовать гибкие катящиеся солнечные батареи, которые очень легкие и могут быть упакованы в очень небольшой объем. Меньший размер и вес этих гибких массивов резко снижает общую стоимость запуска спутника из-за прямой зависимости между весом полезной нагрузки и стоимостью запуска ракеты-носителя.[16]

Снижение цен

Улучшения были постепенными в течение 1960-х годов. Это также было причиной того, что затраты оставались высокими, поскольку пользователи космоса были готовы платить за самые лучшие из возможных ячеек, не оставляя причин вкладывать средства в более дешевые и менее эффективные решения. Цена во многом определялась полупроводниковая промышленность; их переезд в интегральные схемы в 1960-х годах привело к появлению более крупных буль по более низким относительным ценам. По мере того, как их цена упала, упала и цена полученных ячеек. Эти эффекты снизили стоимость ячеек 1971 года примерно до 100 долларов за ватт.[17]

В конце 1969 года Эллиот Берман присоединился к Exxon рабочая группа, которая занималась проектами на 30 лет вперед, и в апреле 1973 года он основал Solar Power Corporation, в то время находившуюся в полной собственности Exxon.[18][19][20] Группа пришла к выводу, что к 2000 году электроэнергия будет намного дороже, и сочла, что это повышение цены сделает альтернативные источники энергии более привлекательными. Он провел исследование рынка и пришел к выводу, что цена за ватт около 20 долларов за ватт создаст значительный спрос.[18] Команда исключила этапы полировки пластин и покрытия их антибликовым слоем, полагаясь на грубую распиленную поверхность пластины. Команда также заменила дорогие материалы и ручную проводку, используемую в космических приложениях, на печатная плата сзади, акрил пластик спереди и силикон клей между ними, «заливка» клеток.[21] Солнечные элементы могут быть изготовлены из отбросов с рынка электроники. К 1973 году они анонсировали продукт, и SPC убедила Сигнал Tideland использовать его панели для питания навигационных буи, первоначально для береговой охраны США.[19]

Исследования и промышленное производство

Исследования солнечной энергии для наземных приложений стали заметными благодаря отделу перспективных исследований и разработок в области солнечной энергии Национального научного фонда США в рамках программы «Исследования, применяемые для национальных нужд», которая проводилась с 1969 по 1977 год.[22] и профинансировал исследования по развитию солнечной энергии для наземных электрических систем. Конференция 1973 года, Cherry Hill Conference, сформулировала технологические цели, необходимые для достижения этой цели, и обрисовала в общих чертах амбициозный проект для их достижения, положив начало программе прикладных исследований, которая будет продолжаться в течение нескольких десятилетий.[23] Программа была в конечном итоге передана Управление энергетических исследований и разработок (ERDA),[24] который позже был объединен в Министерство энергетики США.

После Нефтяной кризис 1973 года нефтяные компании использовали свою более высокую прибыль, чтобы открыть (или купить) солнечные компании, и на протяжении десятилетий были крупнейшими производителями. Exxon, ARCO, Shell, Amoco (позже приобретенная BP) и Mobil в 1970-х и 1980-х годах имели крупные солнечные подразделения. В нем также приняли участие технологические компании, в том числе General Electric, Motorola, IBM, Tyco и RCA.[25]

Цена за ватт история для обычных (c-Si ) солнечные элементы с 1977 г.
Закон Свонсона - кривая обучения солнечные фотоэлектрические
Рост фотовольтаики - Общая установленная фотоэлектрическая мощность во всем мире

Снижение затрат и экспоненциальный рост

С поправкой на инфляцию, в середине 1970-х годов он стоил 96 долларов за ватт для солнечного модуля. Согласно данным Bloomberg New Energy Finance, благодаря усовершенствованию технологических процессов и значительному увеличению производства этот показатель снизился на 99% до 68 центов на ватт в 2016 году.[26]Закон Свонсона наблюдение, подобное Закон Мура в нем говорится, что цены на солнечные элементы падают на 20% при каждом удвоении производственных мощностей. Об этом говорилось в статье в британской еженедельной газете. Экономист в конце 2012 г.[27]

Дальнейшие усовершенствования снизили стоимость производства до менее 1 доллара за ватт при оптовых затратах ниже 2 долларов. Баланс системы стоимость тогда была выше, чем у панелей. Большие коммерческие массивы могут быть построены с 2010 года по цене ниже 3,40 доллара за ватт при полном вводе в эксплуатацию.[28][29]

По мере того, как полупроводниковая промышленность развивалась буль, старое оборудование стало недорогим. Размеры ячеек росли по мере того, как оборудование становилось доступным на избыточном рынке; ARCO В оригинальных панелях Solar использовались элементы диаметром от 2 до 4 дюймов (от 50 до 100 мм). В панелях 1990-х и начале 2000-х годов обычно использовались пластины толщиной 125 мм; с 2008 года почти во всех новых панелях используются ячейки 156 мм. Широкое внедрение телевизоры с плоским экраном В конце 1990-х и начале 2000-х годов стали доступны большие высококачественные стеклянные листы для покрытия панелей.

В 90-е годы поликремний («поли») клетки становятся все более популярными. Эти клетки обладают меньшей эффективностью, чем их монокремниевые («монокремниевые») аналоги, но их выращивают в больших чанах, что снижает стоимость. К середине 2000-х годов на рынке недорогих панелей доминировал полиуретан, но совсем недавно моно вернулся к широкому распространению.

Производители полупроводниковых элементов отреагировали на высокие цены на кремний в 2004–2008 годах быстрым сокращением потребления кремния. В 2008 году, по словам Джефа Портманса, директора IMEC В отделе органики и солнечной энергии в токовых элементах используется 8–9 грамм (0,28–0,32 унции) кремния на ватт выработки электроэнергии, а толщина пластин составляет около 200.микроны. Кристаллический кремний панели доминируют на мировых рынках и в основном производятся в Китае и на Тайване. К концу 2011 года из-за падения спроса в Европе цены на кристаллические солнечные модули упали примерно до 1,09 доллара.[29] за ватт резко снизился по сравнению с 2010 годом. В 2012 году цены продолжили падать и к 4 кварталу 2012 года достигли 0,62 доллара за ватт.[30]

Солнечные фотоэлектрические системы растут быстрее всего в Азии, при этом на Китай и Японию в настоящее время приходится половина развертывание по всему миру.[31]Глобальная установленная фотоэлектрическая мощность достигла не менее 301 гигаватт в 2016 году и выросла до 1,3% мировой электроэнергии к 2016 году.[32]

Объем энергии кремниевых солнечных элементов и нефти, потребляемой людьми, на доллар; Углеродоёмкость некоторых ключевых технологий производства электроэнергии.[33]

Фактически, энергия, потребляемая кремниевыми солнечными элементами за один доллар, с 2004 года превзошла ее нефтяной аналог.[33] Ожидалось, что электроэнергия от фотоэлектрических панелей будет конкурентоспособной с оптовыми затратами на электроэнергию по всей Европе, а время окупаемости энергии модулей из кристаллического кремния может быть сокращено до менее 0,5 года к 2020 году.[34]

Субсидии и сетевой паритет

Специфично для солнечной энергии зеленые тарифы варьируются в зависимости от страны и внутри страны. Такие тарифы стимулируют развитие проектов в области солнечной энергетики. сеточная четность, точка, в которой фотоэлектрическая электроэнергия равна или дешевле, чем электросеть без субсидий, вероятно, потребуется продвижение по всем трем направлениям. Сторонники солнечной энергии надеются сначала достичь паритета энергосистемы в районах с обильным солнцем и высокими затратами на электроэнергию, например, в Калифорния и Япония.[35] В 2007 году ВР заявила о паритете энергосистемы по Гавайи и другие острова, которые иначе используют дизельное топливо производить электричество. Джордж Буш установить 2015 год в качестве даты паритета энергосистемы США.[36][37] Фотоэлектрическая ассоциация сообщила в 2012 году, что Австралия достигла сетевого паритета (без учета льгот в тарифах).[38]

Цена на солнечные панели неуклонно падала в течение 40 лет, прервавшись в 2004 году, когда высокие субсидии в Германии резко увеличили спрос и значительно повысили цену на очищенный кремний (который используется в компьютерных микросхемах, а также в солнечных батареях). В рецессия 2008 г. и появление китайского производства вызвало возобновление снижения цен. За четыре года после января 2008 года цены на солнечные модули в Германии упали с 3 евро до 1 евро за пиковый ватт. В то же время производственные мощности выросли более чем на 50% в год. Китай увеличил долю рынка с 8% в 2008 году до более 55% в последнем квартале 2010 года.[39] В декабре 2012 года цена на китайские солнечные панели упала до $ 0,60 / Вт (кристаллические модули).[40] (Аббревиатура Wp означает пиковую мощность в ваттах или максимальную мощность при оптимальных условиях.[41])

По состоянию на конец 2016 г. сообщалось, что спотовые цены для собранных солнечных панели (не клетки) упали до рекордно низкого уровня в 0,36 доллара США / Wp. Второй по величине поставщик, Canadian Solar Inc., сообщила о расходах в размере 0,37 доллара США / Wp в третьем квартале 2016 года, снизившись на 0,02 доллара США по сравнению с предыдущим кварталом, и, следовательно, вероятно, все еще оставалась по крайней мере безубыточной. Многие производители ожидали, что к концу 2017 года затраты упадут примерно до $ 0,30.[42] Также сообщалось, что новые солнечные установки были дешевле, чем угольные тепловые электростанции в некоторых регионах мира, и ожидалось, что это будет иметь место в большей части мира в течение десятилетия.[43]

Теория

Схема сбора заряда солнечными элементами. Свет проходит через прозрачный проводящий электрод, создавая пары электронных отверстий, которые собираются обоими электродами.[44]
За работой механизм солнечного элемента
Основная статья: Теория солнечных батарей

Солнечный элемент работает в несколько этапов:

Самый известный солнечный элемент имеет конфигурацию большой площади. p – n переход из кремния. Другими возможными типами солнечных элементов являются органические солнечные элементы, сенсибилизированные красителем солнечные элементы, солнечные элементы из перовскита, солнечные элементы с квантовыми точками и т. Д. Освещенная сторона солнечного элемента обычно имеет прозрачная проводящая пленка для проникновения света в активный материал и сбора генерируемых носителей заряда. Обычно пленки с высоким коэффициентом пропускания и высокой электропроводностью, такие как оксид индия и олова для этой цели используются проводящие полимеры или проводящие сети из нанопроволок.[44]

Эффективность

В Предел Шокли-Кайссера для теоретической максимальной эффективности солнечного элемента. Полупроводники с запрещенная зона от 1 до 1,5эВ, или ближний инфракрасный свет, обладают наибольшим потенциалом для образования эффективной ячейки с одним переходом. (Показанный здесь «предел» эффективности может быть превышен на многопереходные солнечные элементы.)
Основная статья: КПД солнечных батарей

Эффективность солнечного элемента можно разделить на эффективность отражения, термодинамическую эффективность, эффективность разделения носителей заряда и эффективность проводимости. Общая эффективность - это продукт этих индивидуальных показателей.

В эффективность преобразования энергии солнечного элемента - это параметр, который определяется долей падающей мощности, преобразованной в электричество.[45]

Солнечный элемент имеет кривую КПД, зависящую от напряжения, температурные коэффициенты и допустимые углы тени.

Из-за сложности прямого измерения этих параметров заменяются другие параметры: термодинамический КПД, квантовая эффективность, интегрированная квантовая эффективность, VOC соотношение и коэффициент заполнения. Потери на отражение являются частью квантовой эффективности при "внешняя квантовая эффективность ". Рекомбинационные потери составляют еще одну долю квантовой эффективности, VOC соотношение и коэффициент заполнения. Резистивные потери в основном относятся к категории коэффициента заполнения, но также составляют незначительную часть квантовой эффективности, VOC соотношение.

В коэффициент заполнения это отношение фактического максимально достижимого мощность к продукту холостое напряжение и ток короткого замыкания. Это ключевой параметр при оценке производительности. В 2009 году типичные коммерческие солнечные элементы имели коэффициент заполнения> 0,70. Уровень В-клеток обычно составлял от 0,4 до 0,7.[46] Ячейки с высоким коэффициентом заполнения имеют низкий эквивалентное последовательное сопротивление и высокий эквивалентное сопротивление шунта, поэтому меньшая часть тока, производимого элементом, рассеивается во внутренних потерях.

Устройства на основе кристаллического кремния с одним p − n-переходом сейчас приближаются к теоретической предельной энергоэффективности 33,16%.[47] отмечен как Предел Шокли – Кайссера в 1961 году. В крайнем случае, с бесконечным числом слоев соответствующий предел составляет 86% при использовании концентрированного солнечного света.[48]

В 2014 году три компании побили рекорд в 25,6% по кремниевым солнечным элементам. Panasonic был самым эффективным. Компания переместила передние контакты на заднюю часть панели, убрав затененные участки. Кроме того, они нанесли тонкие кремниевые пленки на переднюю и заднюю часть пластины (высококачественный кремний) для устранения дефектов на поверхности пластины или рядом с ней.[49]

В 2015 году четырехпереходный солнечный элемент GaInP / GaAs // GaInAsP / GaInAs достиг нового лабораторного рекорда эффективности 46,1% (коэффициент концентрации солнечного света = 312) в рамках французско-немецкого сотрудничества между Институт систем солнечной энергии им. Фраунгофера (Fraunhofer ISE), CEA-LETI и SOITEC.[50]

В сентябре 2015 г. Фраунгофера ISE объявил о достижении КПД выше 20% для эпитаксиальная пластина клетки. Работа по оптимизации атмосферного давления химическое осаждение из паровой фазы (APCVD) поточная производственная цепочка была создана в сотрудничестве с NexWafe GmbH, компанией, выделившейся из Fraunhofer ISE для коммерциализации производства.[51][52]

Мировой рекорд для тонкопленочных солнечных элементов с тройным переходом - 13,6%, установленный в июне 2015 года.[53]

В 2016 году исследователи из Фраунгофера ISE анонсировала трехпереходный солнечный элемент GaInP / GaAs / Si с двумя выводами, достигающий эффективности 30,2% без концентрации.[54]

В 2017 году команда исследователей из Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL), EPFL и CSEM (Швейцария ) сообщил о рекордной эффективности использования одного солнечного света 32,8% для устройств солнечных элементов на основе GaInP / GaAs с двойным переходом. Кроме того, устройство с двойным переходом было механически уложено вместе с кремниевым солнечным элементом, чтобы достичь рекордной эффективности одного солнца в 35,9% для солнечных элементов с тройным переходом.[55]

Сообщенный график исследований эффективности преобразования энергии солнечных элементов (Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии )

Материалы

Доля мирового рынка с точки зрения годового производства фотоэлектрических технологий с 1990 г.

Солнечные элементы обычно называют в честь полупроводниковый материал они сделаны из. Эти материалы должен обладать определенными характеристиками, чтобы впитывать Солнечный лучик. Некоторые ячейки предназначены для обработки солнечного света, который достигает поверхности Земли, в то время как другие оптимизированы для использование в космосе. Солнечные элементы могут быть изготовлены только из одного слоя светопоглощающего материала (однопереходный ) или используйте несколько физических конфигураций (множественные перекрестки ), чтобы воспользоваться преимуществами различных механизмов поглощения и разделения заряда.

Солнечные элементы можно разделить на элементы первого, второго и третьего поколения. Клетки первого поколения, также называемые обычными, традиционными или вафля -на основе ячеек - состоят из кристаллический кремний, коммерчески преобладающая фотоэлектрическая технология, которая включает такие материалы, как поликремний и монокристаллический кремний. Клетки второго поколения тонкопленочные солнечные элементы, которые включают аморфный кремний, CdTe и CIGS ячеек и имеют коммерческое значение в масштабе полезности фотоэлектрические электростанции, строительство интегрированных фотоэлектрических элементов или в малых автономная энергосистема. В третье поколение солнечных батарей включает в себя ряд тонкопленочных технологий, которые часто называют новыми фотоэлектрическими элементами - большинство из них еще не получили коммерческого применения и все еще находятся в стадии исследований или разработок. Многие используют органические материалы, часто металлоорганический соединения, а также неорганические вещества. Несмотря на то, что их эффективность была низкой, а стабильность абсорбирующего материала часто была слишком короткой для коммерческого применения, в эти технологии вложено много исследований, поскольку они обещают достичь цели производства недорогих и высокоэффективных солнечные батареи.

Кристаллический кремний

Основная статья: Кристаллический кремний

Безусловно, наиболее распространенным сыпучим материалом для солнечных элементов является кристаллический кремний (c-Si), также известный как «кремний солнечного качества».[нужна цитата ] Объемный кремний разделяется на несколько категорий в зависимости от кристалличности и размера кристаллов в результате. слиток, лента или вафля. Эти ячейки полностью основаны на концепции p-n переход.Солнечные элементы из c-Si изготавливаются из вафли толщиной от 160 до 240 мкм.

Монокристаллический кремний

Основная статья: Монокристаллический кремний
Крыша, капот и крупные детали внешней оболочки Сион оснащены высокоэффективными ячейками из монокристаллического кремния

Монокристаллический кремний Солнечные элементы (моно-Si) имеют монокристаллический состав, который позволяет электронам двигаться более свободно, чем в многокристальной конфигурации. Следовательно, монокристаллические солнечные панели обладают более высокой эффективностью, чем их поликристаллические аналоги.[56] Углы ячеек выглядят обрезанными, как восьмиугольник, потому что материал пластины вырезан из цилиндрических слитков, которые обычно выращиваются Процесс Чохральского. Солнечные панели, в которых используются элементы из моно-кремния, имеют характерный узор из маленьких белых ромбов.

Эпитаксиальная разработка кремния

Эпитаксиальные пластины кристаллического кремния можно выращивать на «затравочной» пластине монокристаллического кремния путем химическое осаждение из паровой фазы (CVD), а затем отсоединяются как самонесущие пластины некоторой стандартной толщины (например, 250 мкм), которыми можно манипулировать вручную, и непосредственно заменяют ячейки пластин, вырезанные из слитков монокристаллического кремния. Солнечные элементы, сделанные из этого "без пропила "методика может иметь эффективность, приближающуюся к эффективности ячеек, вырезанных из пластины, но при значительно более низких затратах, если CVD можно проводить в атмосферное давление в поточном процессе с высокой пропускной способностью.[51][52] Поверхность эпитаксиальных пластин может быть текстурирована для увеличения поглощения света.[57][58]

В июне 2015 года сообщалось, что гетеропереход солнечные элементы, выращенные эпитаксиально на пластинах монокристаллического кремния n-типа, достигли эффективности 22,5% при общей площади элемента 243,4 см..[59]

Поликристаллический кремний

Основная статья: Поликристаллический кремний

Поликристаллический кремний, или ячейки из мультикристаллического кремния (multi-Si) изготавливаются из литых квадратных слитков - больших блоков расплавленного кремния, тщательно охлаждаемых и затвердевающих. Они состоят из мелких кристаллов, придающих материалу типичный вид. эффект металлической чешуи. Ячейки из поликремния являются наиболее распространенным типом, используемым в фотовольтаике, и они менее дороги, но также менее эффективны, чем ячейки из монокристаллического кремния.

Лента силиконовая

Лента силиконовая является разновидностью поликристаллического кремния - он образуется путем вытягивания плоских тонких пленок из расплавленный кремний и приводит к поликристаллической структуре. Эти элементы дешевле в производстве, чем мульти-Si, из-за значительного сокращения отходов кремния, поскольку этот подход не требует распиловка от слитки.[60] Однако они также менее эффективны.

Моноподобный мульти-кремний (MLM)

Эта форма была разработана в 2000-х годах и введена в продажу примерно в 2009 году. Также называемая монолитным, эта конструкция использует поликристаллические литейные камеры с небольшими «зародышами» мономатериала. В результате получается массивный моноподобный материал, который снаружи является поликристаллическим. Нарезанные для обработки, внутренние секции представляют собой высокоэффективные моноподобные ячейки (но квадратные, а не «обрезанные»), в то время как внешние края продаются как обычные поли. Этот метод производства приводит к получению моноподобных ячеек по поли-подобным ценам.[61]

Тонкая пленка

Основная статья: Тонкопленочный солнечный элемент

Тонкопленочные технологии уменьшают количество активного материала в ячейке. В большинстве случаев активный материал размещается между двумя стеклянными панелями. Поскольку в кремниевых солнечных батареях используется только одна стеклянная панель, тонкопленочные панели примерно в два раза тяжелее кристаллических кремниевых панелей, хотя они оказывают меньшее воздействие на окружающую среду (определено из анализ жизненного цикла ).[62] [63]

Теллурид кадмия

Основная статья: Фотовольтаика из теллурида кадмия

Теллурид кадмия пока что является единственным тонкопленочным материалом, который может соперничать с кристаллическим кремнием по соотношению цена / ватт. Однако кадмий очень токсичен и теллур (анион: "теллурид") поставки ограничены. В кадмий присутствующие в клетках будут токсичными в случае высвобождения. Однако выброс невозможен при нормальной эксплуатации ячеек и маловероятен при пожарах на крышах жилых домов.[64] Квадратный метр CdTe содержит примерно такое же количество Cd, ​​как и одна ячейка C. никель-кадмиевый аккумулятор, в более стабильной и менее растворимой форме.[64]

Селенид галлия индия меди

Основная статья: Солнечный элемент из селенида меди, индия, галлия

Селенид меди, индия, галлия (CIGS) представляет собой прямая запрещенная зона материал. Он имеет самый высокий КПД (~ 20%) среди всех коммерчески значимых тонкопленочных материалов (см. Солнечная батарея CIGS ). Традиционные методы производства включают вакуумные процессы, включая совместное испарение и распыление. Последние события на IBM и Наносолнечный попытаться снизить стоимость за счет использования безвакуумных процессов.[65]

Тонкая пленка кремния

Кремниевые тонкопленочные элементы в основном депонируются химическое осаждение из паровой фазы (обычно с плазменным усилением, PE-CVD) от силан газ и водород газ. В зависимости от параметров осаждения это может дать аморфный кремний (a-Si или a-Si: H), протокристаллический кремний или нанокристаллический кремний (nc-Si или nc-Si: H), также называемый микрокристаллическим кремнием.[66]

Аморфный кремний на сегодняшний день является наиболее развитой тонкопленочной технологией. Солнечный элемент из аморфного кремния (a-Si) изготавливается из некристаллического или микрокристаллического кремния. Аморфный кремний имеет большую ширину запрещенной зоны (1,7 эВ), чем кристаллический кремний (c-Si) (1,1 эВ), что означает, что он поглощает видимую часть солнечного спектра сильнее, чем более высокая плотность мощности. инфракрасный часть спектра. При производстве тонкопленочных солнечных элементов на основе a-Si в качестве подложки используется стекло и наносится очень тонкий слой кремния за счет плазменное химическое осаждение из паровой фазы (PECVD).

Протокристаллический кремний с небольшой объемной долей нанокристаллического кремния оптимален для высокого напряжения холостого хода.[67] Nc-Si имеет примерно такую ​​же ширину запрещенной зоны, как c-Si и nc-Si, и a-Si можно выгодно комбинировать в тонких слоях, создавая многослойную ячейку, называемую тандемной ячейкой. Верхняя ячейка в a-Si поглощает видимый свет и оставляет инфракрасную часть спектра для нижней ячейки в nc-Si.

Тонкая пленка арсенида галлия

Полупроводниковый материал Арсенид галлия (GaAs) также используется для монокристаллических тонкопленочных солнечных элементов. Хотя элементы из GaAs очень дороги, они удерживают мировой рекорд по эффективности для однопереходный солнечная батарея на 28,8%.[68] GaAs чаще используется в многопереходные фотоэлектрические элементы для концентрированная фотовольтаика (CPV, HCPV) и для солнечные батареи на космических кораблях, поскольку отрасль предпочитает эффективность затрат космическая солнечная энергия. Основываясь на предыдущей литературе и некотором теоретическом анализе, можно выделить несколько причин, по которым GaAs обладает такой высокой эффективностью преобразования мощности. Во-первых, ширина запрещенной зоны GaAs составляет 1,43 эв, что почти идеально для солнечных элементов. Во-вторых, поскольку галлий является побочным продуктом плавления других металлов, элементы из GaAs относительно нечувствительны к нагреву и могут сохранять высокий КПД при достаточно высоких температурах. В-третьих, GaAs имеет широкий диапазон вариантов конструкции. Используя GaAs в качестве активного слоя в солнечном элементе, инженеры могут иметь несколько вариантов других слоев, которые могут лучше генерировать электроны и дырки в GaAs.

Многопереходные ячейки

Основная статья: Многопереходный солнечный элемент
Рассвет 10 леткВт солнечная батарея с тройным переходом из арсенида галлия при полном расширении

Многопереходные элементы состоят из нескольких тонких пленок, каждая из которых представляет собой солнечную батарею, выращенную поверх другой, обычно с использованием эпитаксия из паровой фазы металлоорганических соединений. Каждый слой имеет различную энергию запрещенной зоны, позволяющую ему поглощать электромагнитное излучение в другой части спектра. Многопереходные ячейки изначально были разработаны для специальных приложений, таких как спутники и исследование космического пространства, но теперь все чаще используются в наземных концентратор фотовольтаики (CPV), новая технология, в которой используются линзы и изогнутые зеркала для концентрации солнечного света на небольших, высокоэффективных многопереходных солнечных элементах. Концентрируя солнечный свет до тысячи раз, Высококонцентрированная фотоэлектрическая энергия (HCPV) имеет потенциал превзойти традиционные солнечные фотоэлектрические системы в будущем.[69]:21,26

Тандемные солнечные элементы на основе монолитных, последовательно соединенных, фосфида галлия, индия (GaInP), арсенида галлия (GaAs) и германия (Ge) p − n-переходов, увеличивают продажи, несмотря на давление цен.[70] В период с декабря 2006 года по декабрь 2007 года стоимость металлического галлия 4N выросла примерно с 350 долларов за кг до 680 долларов за кг. Кроме того, в этом году цены на металлический германий существенно выросли до 1000–1200 долларов за кг. Эти материалы включают галлий (4N, 6N и 7N Ga), мышьяк (4N, 6N и 7N) и германий, тигли из пиролитического нитрида бора (pBN) для выращивания кристаллов и оксид бора, эти продукты имеют решающее значение для всей отрасли производства подложек.[нужна цитата ]

Например, ячейка с тройным переходом может состоять из полупроводников: GaAs, Ge, и GaInP
2.[71] Солнечные элементы из GaAs с тройным переходом использовались в качестве источника питания голландской четырехкратной Мировой солнечный вызов победители Нуна в 2003, 2005 и 2007 годах и голландскими солнечными автомобилями Солутра (2005), Твенте один (2007) и 21Revolution (2009).[нужна цитата ] Многопереходные устройства на основе GaAs на сегодняшний день являются наиболее эффективными солнечными элементами. 15 октября 2012 года количество метаморфических ячеек с тройным стыком достигло рекордного уровня в 44%.[72]

Солнечные элементы с двойным переходом GaInP / Si

В 2016 году был описан новый подход к производству гибридных фотоэлектрических пластин, сочетающий высокую эффективность Многопереходные солнечные элементы III-V с экономией и богатым опытом, связанным с кремнием. Технические сложности, связанные с выращиванием материала III-V на кремнии при требуемых высоких температурах, что является предметом изучения около 30 лет, устраняются за счет эпитаксиального роста кремния на GaAs при низкой температуре за счет плазменное химическое осаждение из паровой фазы (PECVD).[73]

Однопереходные кремниевые солнечные элементы широко изучаются в течение десятилетий и достигают практической эффективности ~ 26% в условиях 1 солнечного света.[74] Повышение этой эффективности может потребовать добавления к Si-элементу большего количества ячеек с шириной запрещенной зоны более 1,1 эВ, что позволит преобразовывать коротковолновые фотоны для генерации дополнительного напряжения. Солнечный элемент с двойным переходом и шириной запрещенной зоны 1,6–1,8 эВ в качестве верхнего элемента может снизить термализационные потери, обеспечить высокую эффективность внешнего излучения и достичь теоретической эффективности более 45%.[75] Тандемную ячейку можно изготовить путем выращивания ячеек GaInP и Si. Их раздельное выращивание может преодолеть 4% несоответствие постоянной решетки между Si и наиболее распространенными слоями III – V, которые предотвращают прямую интеграцию в одну ячейку. Таким образом, две ячейки разделены прозрачным предметным стеклом, поэтому несоответствие решеток не вызывает напряжения в системе. Таким образом создается ячейка с четырьмя электрическими контактами и двумя переходами, эффективность которых составляет 18,1%. При коэффициенте заполнения (FF) 76,2%, нижняя ячейка из Si достигает эффективности 11,7% (± 0,4) в тандемном устройстве, в результате чего совокупная эффективность тандемных элементов составляет 29,8%.[76] Этот КПД превышает теоретический предел 29,4%.[77] и рекордное экспериментальное значение эффективности солнечного элемента на основе Si 1, а также выше, чем у устройства на основе GaAs на основе 1 солнечного света с рекордной эффективностью. Однако использование подложки из GaAs дорого и непрактично. Поэтому исследователи пытаются создать ячейку с двумя точками электрического контакта и одним переходом, для которой не требуется подложка из GaAs. Это означает, что будет прямая интеграция GaInP и Si.

Исследования солнечных батарей

Смотрите также: Исследования солнечных батарей

Перовскитовые солнечные элементы

Основная статья: Перовскитовый солнечный элемент

Перовскитовые солнечные элементы солнечные элементы, которые включают перовскит -структурированный материал в качестве активного слоя. Чаще всего это гибридный органо-неорганический материал на основе галогенида свинца, полученный после обработки в растворе. Эффективность увеличилась с менее 5% при первом использовании в 2009 году до 25,5% в 2020 году, что делает их очень быстро развивающейся технологией и горячей темой в области солнечных элементов.[78] Также прогнозируется, что солнечные элементы из перовскита будут чрезвычайно дешевыми в масштабировании, что делает их очень привлекательным вариантом для коммерциализации. До сих пор большинство типов перовскитных солнечных элементов не достигли достаточной эксплуатационной стабильности для коммерциализации, хотя многие исследовательские группы изучают способы решения этой проблемы.[79] Показано, что энергетическая и экологическая устойчивость перовскитных солнечных элементов и тандемного перовсикита зависит от структуры.[80][81]

Двусторонние солнечные элементы

Завод двусторонних солнечных элементов в Ното (Сенегал), 1988 г. - Пол выкрашен в белый цвет для усиления альбедо.

Двусторонние солнечные элементы с прозрачной задней стороной могут поглощать свет как с передней, так и с задней стороны. Следовательно, они могут производить больше электроэнергии, чем обычные однофазные солнечные элементы. Первый патент на двусторонние солнечные элементы был подан японским исследователем Хироши Мори в 1966 году.[82] Позже говорят, что Россия была первой, кто развернул двусторонние солнечные батареи в своей космической программе в 1970-х годах.[нужна цитата ] В 1976 г. Институт солнечной энергии из Мадридский технический университет, начал исследовательскую программу по разработке двусторонних солнечных элементов под руководством Профессор Антонио Луке. Основываясь на патентах США и Испании 1977 года Лука, была предложена практическая двухсторонняя ячейка с передней поверхностью в качестве анода и задней поверхностью в качестве катода; в ранее описанных предложениях и попытках обе стороны были анодными, и соединение между ячейками было сложным и дорогим.[83][84][85] В 1980 году Андрес Куэвас, аспирант в команде Лука, экспериментально продемонстрировал увеличение выходной мощности двусторонних солнечных элементов на 50% по сравнению с одинаково ориентированными и наклонными монофациальными, когда был обеспечен белый фон.[86] В 1981 году компания Изофотон была основана в Малага для производства разработанных двусторонних клеток, став первой индустриализацией этой технологии фотоэлементов. При начальной производственной мощности 300 кВт / год. двухсторонних солнечных элементов, первыми ориентирами производства Isofoton были электростанции мощностью 20 кВт в г. Сан-Агустин-де-Гуадаликс, построен в 1986 г. для Ибердрола, и автономная установка к 1988 году также 20кВт в деревне Ното Гуйе Диама (Сенегал ) финансируется Испанские программы международной помощи и сотрудничества.

Из-за снижения стоимости производства компании снова начали производить коммерческие двусторонние модули с 2010 года. К 2017 году в Северной Америке было по крайней мере восемь сертифицированных производителей фотоэлектрических модулей, предоставляющих двусторонние модули. В Международной дорожной карте технологий для фотоэлектрических систем (ITRPV) предсказывалось, что доля на мировом рынке двусторонних технологий увеличится с менее чем 5% в 2016 году до 30% в 2027 году.[87]

Из-за значительного интереса к двусторонней технологии, недавнее исследование изучило производительность и оптимизацию двусторонних солнечных модулей во всем мире.[88][89] Результаты показывают, что во всем мире наземные двусторонние модули могут предложить только ~ 10% прирост годовой выработки электроэнергии по сравнению с монофациальными аналогами для коэффициент альбедо земли 25% (характерно для бетонных и растительных покрытий). Однако коэффициент усиления можно увеличить до ~ 30%, подняв модуль на 1 м над землей и увеличив коэффициент альбедо земли до 50%. солнце и другие. также получил набор эмпирических уравнений, которые могут аналитически оптимизировать двусторонние солнечные модули.[88] Кроме того, есть свидетельства того, что двусторонние панели работают лучше, чем традиционные панели в заснеженной среде - поскольку двусторонние панели на двухосных трекерах производят на 14% больше электроэнергии в год, чем их монолицевые аналоги, и на 40% в пиковые зимние месяцы.[90]

Инструмент онлайн-моделирования доступен для моделирования работы двусторонних модулей в любом произвольном месте по всему миру. Он также может оптимизировать двусторонние модули в зависимости от угла наклона, азимутального угла и высоты над землей.[91]

Промежуточный диапазон

Основная статья: Промежуточная фотогальваника

Промежуточная фотогальваника в исследованиях солнечных батарей предоставляет методы для превышения Предел Шокли – Кайссера от КПД клетки. Он вводит уровень энергии промежуточной зоны (IB) между валентной зоной и зоной проводимости. Теоретически введение IB позволяет двум фотоны с энергией меньше, чем запрещенная зона возбудить электрон из валентная полоса к зона проводимости. Это увеличивает наведенный фототок и, следовательно, эффективность.[92]

Luque и Марти впервые вывел теоретический предел для устройства IB с одним средним энергетическим уровнем, используя подробный баланс. Они предположили, что в IB не собирались носители и что устройство находилось в полной концентрации. Они обнаружили, что максимальная эффективность составляет 63,2% для запрещенной зоны 1,95 эВ с IB 0,71 эВ либо из валентной зоны, либо из зоны проводимости. При одном солнечном освещении предельная эффективность составляет 47%.[93]

Жидкие чернила

В 2014 г. исследователи Калифорнийский институт наносистем обнаружен с использованием кестерит и перовскит улучшен преобразование электроэнергии КПД для солнечных батарей.[94]

Повышение и понижающее преобразование

Повышающее преобразование фотона представляет собой процесс использования двух низкоэнергетических (например, инфракрасный) фотоны, чтобы произвести один фотон большей энергии; понижающая конверсия это процесс использования одного фотона высокой энергии (например.,, ультрафиолет), чтобы произвести два фотона с меньшей энергией. Любой из этих методов может быть использован для производства солнечных элементов с более высокой эффективностью, позволяя более эффективно использовать солнечные фотоны. Однако трудность состоит в том, что эффективность преобразования существующих люминофор повышающее или понижающее преобразование низкое и обычно узкополосное.

Один из способов преобразования с повышением частоты - это включение лантаноид легированные материалы (Э3+
, Yb3+
, Хо3+
 или их сочетание), используя их свечение преобразовать инфракрасное излучение до видимого света. Процесс апконверсии происходит, когда два инфракрасный фотоны поглощаются редкоземельный ионы для генерации поглощаемого фотона (высокой энергии). Например, процесс преобразования с повышением частоты передачи энергии (ETU) состоит в последовательных процессах передачи между возбужденными ионами в ближней инфракрасной области. Материал преобразователя с повышением частоты может быть размещен под солнечным элементом для поглощения инфракрасного света, проходящего через кремний. Полезные ионы чаще всего находятся в трехвалентном состоянии. Э+
 ионы использовались чаще всего. Э3+
 ионы поглощают солнечное излучение около 1,54 мкм. Два Э3+
 ионы, которые поглотили это излучение, могут взаимодействовать друг с другом в процессе преобразования с повышением частоты. Возбужденный ион излучает свет над запрещенной зоной Si, который поглощается солнечным элементом и создает дополнительную электронно-дырочную пару, которая может генерировать ток. Однако повышение эффективности было небольшим. Кроме того, фториндатные стекла имеют низкую фонон энергии и были предложены в качестве подходящей матрицы, легированной Хо3+
 ионы.[95]

Светопоглощающие красители

Основная статья: Сенсибилизированные красителем солнечные элементы

Сенсибилизированные красителем солнечные элементы (DSSC) изготавливаются из недорогих материалов и не требуют сложного производственного оборудования, поэтому их можно изготавливать в Сделай сам мода. Оптом он должен быть значительно дешевле, чем старый твердое состояние конструкции ячеек. DSSC могут быть сконструированы в гибкие листы, и хотя его эффективность преобразования меньше, чем лучший тонкопленочные клетки, его соотношение цена / качество может быть достаточно высоким, чтобы позволить им конкурировать с производство электроэнергии на ископаемом топливе.

Обычно рутений металлоорганический краситель (Ru-центрированный) используется как монослой светопоглощающего материала, который адсорбируется на тонкой пленке оксид титана. Сенсибилизированный красителем солнечный элемент зависит от этого. мезопористый слой наночастицы оксид титана (TiO2) для значительного увеличения площади поверхности (200–300 м2/г TiO
2, по сравнению с примерно 10 м2/ г плоского монокристалла), что позволяет использовать большее количество красителей на площадь солнечного элемента (что, в конечном итоге, увеличивает ток). Фотогенерированные электроны от светопоглощающего красителя переходят в n-тип. TiO
2 и дыры поглощаются электролит с другой стороны красителя. Схема замыкается редокс пара в электролите, который может быть жидким или твердым. Этот тип ячейки позволяет более гибко использовать материалы и обычно производится снимок экрана или ультразвуковые насадки, с потенциалом более низких затрат на обработку, чем те, которые используются для объемных солнечных элементов. Однако красители в этих клетках также страдают от деградация под жарой и УФ свет и корпус ячейки трудно печать из-за растворителей, используемых при сборке. По этой причине исследователи разработали твердотельные сенсибилизированные красителем солнечные элементы, в которых используется твердый электролит, чтобы избежать утечки.[96] Первая коммерческая поставка солнечных модулей DSSC произошла в июле 2009 года от компании G24i Innovations.[97]

Квантовые точки

Основная статья: Солнечный элемент на квантовых точках

Солнечные элементы на квантовых точках (КДСК) основаны на ячейке Грацеля, или сенсибилизированный красителем солнечный элемент архитектура, но использовать низкую запрещенная зона полупроводник наночастицы, изготовленные с размерами кристаллитов, достаточно малыми для образования квантовые точки (такие как CdS, CdSe, Sb
2S
3, PbS и др.) вместо органических или металлоорганических красителей в качестве поглотителей света. Из-за токсичности, связанной с соединениями на основе Cd и Pb, в разработке также находится ряд «зеленых» сенсибилизирующих КТ материалов (таких как CuInS2, CuInSe2 и CuInSeS).[98] Квантование размеров квантовых точек позволяет регулировать ширину запрещенной зоны путем простого изменения размера частиц. У них также есть высокие коэффициенты экстинкции и показали возможность множественная экситонная генерация.[99]

В QDSC мезопористый слой оксид титана наночастицы образуют основу клетки, как в DSSC. Эта TiO
2 слой затем можно сделать фотоактивным путем покрытия полупроводниковыми квантовыми точками с использованием химическое осаждение в ванне, электрофоретическое осаждение или последовательная адсорбция и реакция ионного слоя. В этом случае электрическая цепь замыкается за счет использования жидкого или твердого вещества. редокс пара. Повышена эффективность КДСК.[100] до более 5% показано для обоих жидкостей[101] и твердотельные элементы,[102] с зарегистрированной пиковой эффективностью 11,91%.[103] Стремясь снизить производственные затраты, Прашант Камат исследовательская группа[104] продемонстрировал солнечную краску, сделанную с TiO
2 и CdSe, который можно наносить одноэтапным методом на любую проводящую поверхность с эффективностью более 1%.[105] Однако поглощение квантовых точек (КТ) в КДСК слабое при комнатной температуре.[106] В плазмонные наночастицы может использоваться для решения проблемы слабого поглощения КТ (например, нанозвезд).[107] Другим решением является добавление внешнего источника инфракрасной накачки для возбуждения внутризонных и межзонных переходов квантовых точек.[106]

Органические / полимерные солнечные элементы

Основные статьи: Органический солнечный элемент и Полимерный солнечный элемент

Органические солнечные элементы и полимерные солнечные элементы построены из тонких пленок (обычно 100 нм) органические полупроводники включая полимеры, такие как полифенилен винилен и низкомолекулярные соединения, такие как фталоцианин меди (синий или зеленый органический пигмент) и углеродные фуллерены и производные фуллерена, такие как PCBM.

Их можно обрабатывать из жидкого раствора, что дает возможность простого процесса печати с рулона на рулон, потенциально ведущего к недорогому крупномасштабному производству. Кроме того, эти элементы могут быть полезны для некоторых приложений, где важны механическая гибкость и возможность одноразового использования. Однако текущая эффективность ячеек очень низка, а практических устройств практически не существует.

Эффективность преобразования энергии, достигнутая на сегодняшний день с использованием проводящих полимеров, очень низка по сравнению с неорганическими материалами. Однако, Конарка Power Plastic достигла эффективности 8,3%[108] и органических тандемных ячеек в 2012 году достигло 11,1%.[нужна цитата ]

Активная область органического устройства состоит из двух материалов, одного донора электронов и одного акцептора электронов. Когда фотон превращается в пару электронов-дырок, как правило, в донорном материале, заряды имеют тенденцию оставаться связанными в форме экситон, отделяясь, когда экситон диффундирует к границе раздела донор-акцептор, в отличие от большинства других типов солнечных элементов. Малая длина диффузии экситонов в большинстве полимерных систем ограничивает эффективность таких устройств. Наноструктурированные интерфейсы, иногда в виде объемных гетеропереходов, могут улучшить производительность.[109]

В 2011 году исследователи из Массачусетского технологического института и штата Мичиган разработали солнечные элементы с энергоэффективностью, близкой к 2%, с прозрачностью для человеческого глаза более 65%, достигнутой за счет избирательного поглощения ультрафиолетовой и ближней инфракрасной частей спектра с помощью низкомолекулярных соединений. .[110][111] Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе недавно разработали аналогичный полимерный солнечный элемент, следуя тому же подходу, который на 70% прозрачен и имеет эффективность преобразования энергии 4%.[112][113][114] Эти легкие и гибкие элементы можно производить массово по низкой цене и использовать для создания окон для выработки электроэнергии.

В 2013 году исследователи объявили полимерные ячейки с КПД около 3%. Они использовали блок-сополимеры, самособирающиеся органические материалы, которые образуют отдельные слои. Исследование было сосредоточено на P3HT-b-PFTBT, который разделяется на полосы шириной около 16 нанометров.[115][116]

Адаптивные клетки

Адаптивные клетки меняют свои характеристики поглощения / отражения в зависимости от условий окружающей среды. Адаптивный материал реагирует на интенсивность и угол падающего света. В той части ячейки, где свет наиболее интенсивен, поверхность ячейки изменяется с отражающей на адаптивную, позволяя свету проникать в ячейку. Другие части ячейки остаются отражающими, увеличивая удерживание поглощенного света внутри ячейки.[117]

В 2014 году была разработана система, сочетающая адаптивную поверхность со стеклянной подложкой, которая перенаправляет поглощенный свет на поглотитель света на краях листа. Система также включает в себя набор фиксированных линз / зеркал для концентрации света на адаптивной поверхности. В течение дня концентрированный свет перемещается по поверхности клетки. Эта поверхность переключается с отражающей на адаптивную, когда свет наиболее концентрирован, и обратно на отражающую после того, как свет движется.[117]

Текстурирование поверхности

Солнечный импульс Самолеты представляют собой одноместные монопланы швейцарской конструкции, полностью питаемые от фотоэлементов.

В последние годы исследователи пытались снизить цену на солнечные элементы, увеличивая при этом эффективность. Тонкопленочный солнечный элемент представляет собой экономичный солнечный элемент второго поколения со значительно меньшей толщиной за счет эффективности поглощения света. Были предприняты попытки максимизировать эффективность поглощения света при уменьшенной толщине. Текстурирование поверхности - это один из методов, используемых для уменьшения оптических потерь и увеличения поглощения света. В настоящее время большое внимание привлекают методы текстурирования поверхности кремниевых фотоэлектрических элементов. Текстурирование поверхности можно было выполнить несколькими способами. Травление подложки из монокристаллического кремния позволяет получить произвольно распределенные квадратные пирамиды на поверхности с использованием анизотропных травителей.[118] Недавние исследования показывают, что пластины c-Si можно протравить, чтобы сформировать наноразмерные перевернутые пирамиды. Солнечные элементы из многокристаллического кремния из-за более низкого кристаллографического качества менее эффективны, чем солнечные элементы на основе монокристалла, но солнечные элементы на основе mc-Si все еще широко используются из-за меньших производственных трудностей. Сообщается, что поверхность мультикристаллических солнечных элементов может быть текстурирована, чтобы обеспечить эффективность преобразования солнечной энергии, сравнимую с эффективностью монокристаллических кремниевых элементов, с помощью методов изотропного травления или фотолитографии.[119][120] Лучи падающего света на текстурированную поверхность не отражаются обратно в воздух, в отличие от лучей на плоскую поверхность. Скорее, некоторые световые лучи снова отражаются на другую поверхность из-за геометрии поверхности. Этот процесс значительно повышает эффективность преобразования света в электричество за счет повышенного поглощения света. Этот эффект текстуры, а также взаимодействие с другими интерфейсами в модуле PV представляет собой сложную задачу оптического моделирования. Особенно эффективным методом моделирования и оптимизации является Формализм OPTOS.[121] В 2012 году исследователи из Массачусетского технологического института сообщили, что пленки c-Si, текстурированные с помощью наноразмерных перевернутых пирамид, могут достигать поглощения света, сравнимого с 30-кратным более толстым плоским c-Si.[122] В комбинации с антибликовое покрытие Технология текстурирования поверхности может эффективно улавливать световые лучи внутри тонкопленочного кремниевого солнечного элемента. Следовательно, необходимая толщина солнечных элементов уменьшается с увеличением поглощения световых лучей.

Инкапсуляция

Солнечные элементы обычно инкапсулируются в прозрачную полимерную смолу для защиты чувствительных участков солнечных элементов от контакта с влагой, грязью, льдом и другими условиями, ожидаемыми во время работы или при использовании на открытом воздухе. Инкапсулянты обычно изготавливаются из поливинилацетат или стекло. Большинство герметиков однородны по структуре и составу, что увеличивает светосбор за счет улавливания света от полного внутреннего отражения света внутри смолы. Были проведены исследования по структурированию герметика для обеспечения дальнейшего улавливания света. Такие герметики включают шероховатые стеклянные поверхности,[123] дифракционные элементы,[124] призматические решетки,[125] воздушные призмы,[126] V-образные пазы,[127] диффузные элементы, а также многонаправленные волноводные решетки.[128] Призменные массивы показывают общее увеличение преобразования солнечной энергии на 5%.[126] Массивы вертикально ориентированных широкополосных волноводов обеспечивают увеличение на 10% при нормальном падении, а также увеличение сбора до 4% при широкоугольном захвате.[129] с оптимизированными конструкциями, обеспечивающими увеличение тока короткого замыкания до 20%.[130] Активные покрытия, преобразующие инфракрасный свет в видимый свет, показали рост на 30%.[131] Покрытия из наночастиц, вызывающие плазмонное рассеяние света, увеличивают эффективность широкоугольного преобразования до 3%. Также были созданы оптические структуры из герметизирующих материалов, чтобы эффективно «скрывать» металлические передние контакты.[132][133]

Производство

Рано калькулятор на солнечной энергии

Солнечные элементы используют те же технологии обработки и производства, что и другие полупроводниковые устройства. Однако строгие требования к чистоте и контролю качества производства полупроводников более мягкие для солнечных батарей, что снижает затраты.

Поликристаллический кремний Пластины изготавливаются путем распиловки отлитых блоков кремния на пластины размером 180–350 мкм. Вафли обычно слегка р-тип -допированный. Поверхностное распространение n-тип легирующие примеси выполняются на лицевой стороне пластины. Это формирует p – n-переход на несколько сотен нанометров ниже поверхности.

Антибликовые покрытия затем обычно применяются для увеличения количества света, попадающего в солнечный элемент. Нитрид кремния постепенно вытеснил диоксид титана в качестве предпочтительного материала из-за его превосходных свойств пассивации поверхности. Он предотвращает рекомбинацию носителей на поверхности клетки. Слой толщиной несколько сотен нанометров наносится с помощью плазменное химическое осаждение из паровой фазы. Некоторые солнечные элементы имеют текстурированные передние поверхности, которые, как и антиотражающие покрытия, увеличивают количество света, попадающего на пластину. Такие поверхности сначала были нанесены на монокристаллический кремний, а несколько позже - на мультикристаллический кремний.

На задней поверхности выполнен металлический контакт по всей площади, а металлический контакт в виде сетки, состоящий из мелких «пальцев» и более крупных «шин», нанесен трафаретной печатью на лицевую поверхность с использованием Серебряный вставить. Это эволюция так называемого «мокрого» процесса наложения электродов, впервые описанного в патенте США, поданном в 1981 г. Bayer AG.[134] Задний контакт формируется путем трафаретной печати металлической пастой, обычно алюминиевой. Обычно этот контакт покрывает всю заднюю часть, хотя в некоторых конструкциях используется сетка. Затем паста обжигается при нескольких сотнях градусов Цельсия, чтобы сформировать металлические электроды в омический контакт с кремнием. Некоторые компании используют дополнительную стадию гальваники для повышения эффективности. После того, как металлические контакты сделаны, солнечные элементы соединяются между собой плоскими проводами или металлическими лентами и собираются в модули или «солнечные батареи». Панели солнечных батарей имеют лист закаленное стекло спереди и полимер инкапсуляция на спине.

Производители и сертификация

Дальнейшая информация: Список фотоэлектрических компаний
Производство солнечных батарей по регионам[135]

Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии тестирует и подтверждает солнечные технологии. Три надежные группы сертифицируют солнечное оборудование: UL и IEEE (оба стандарта США) и IEC.

Солнечные элементы производятся в больших объемах в Японии, Германии, Китае, Тайване, Малайзии и США, тогда как Европа, Китай, США и Япония преобладают (94% или более по состоянию на 2013 год) в установленных системах.[136] Другие страны приобретают значительные мощности по производству солнечных батарей.

Мировое производство фотоэлементов / модулей увеличилось на 10% в 2012 году, несмотря на снижение инвестиций в солнечную энергию на 9%, согласно ежегодному «Отчету о статусе фотоэлектрических модулей», выпущенному Европейская комиссия Объединенный исследовательский центр. С 2009 по 2013 год производство клеток увеличилось в четыре раза.[136][137][138]

Китай

Основная статья: Солнечная энергия в Китае

С 2013 года Китай является ведущим в мире установщиком солнечных фотоэлектрических элементов (PV).[136] По состоянию на сентябрь 2018 года шестьдесят процентов солнечных фотоэлектрических модулей в мире производились в Китае.[139] По состоянию на май 2018 года крупнейшая в мире фотоэлектрическая станция находится в пустыне Тенггер в Китае.[140] В 2018 году Китай увеличил установленную мощность фотоэлектрических станций (в ГВт), чем следующие 9 стран вместе взятых.[141]

Малайзия

Основная статья: Производство фотоэлектрической энергии в Малайзии

В 2014 году Малайзия заняла третье место в мире по производству фотогальваника оборудование, позади Китай и Европейский Союз.[142]

Соединенные Штаты

Основная статья: Солнечная энергия в США

Производство солнечной энергии в США увеличилось вдвое за последние 6 лет.[143] Это было вызвано в первую очередь падением цен на качественный кремний,[144][145][146] а позже просто из-за глобального снижения стоимости фотоэлектрических модулей.[140][147] В 2018 году в США добавлено 10,8 ГВт установленной солнечной фотоэлектрической энергии, что на 21% больше.[141]

Утилизация

Солнечные элементы со временем разрушаются и теряют свою эффективность. Солнечные элементы в экстремальных климатических условиях, таких как пустыня или полярный климат, более подвержены деградации из-за воздействия резкого ультрафиолетового света и снеговых нагрузок соответственно.[148] Обычно солнечным панелям дается срок службы 25–30 лет, прежде чем они будут выведены из эксплуатации.[149]

По оценкам Международного агентства по возобновляемым источникам энергии, количество отходов солнечных панелей, образовавшихся в 2016 году, составило 43 500–250 000 метрических тонн. По оценкам, это число значительно увеличится к 2030 году, достигнув к 2050 году расчетного объема отходов в 60–78 миллионов метрических тонн.[150]

Переработка отходов

Солнечные панели перерабатываются разными способами. Процесс рециркуляции включает трехэтапный процесс: рециркуляцию модулей, рециркуляцию элементов и обращение с отходами для разрушения модулей Si и восстановления различных материалов. Восстановленные металлы и Si могут быть повторно использованы в солнечной промышленности и приносят доход в размере 11–12,10 долл. США за модуль при сегодняшних ценах на Ag и Si для солнечной энергии.

Некоторые солнечные модули (например: Солнечный модуль First Solar CdTe) содержат токсичные материалы, такие как свинец и кадмий, которые при повреждении могут попасть в почву и загрязнить окружающую среду. Первый завод по переработке солнечных панелей открылся в Руссе, Франция, в 2018 году. Он был настроен на переработку 1300 тонн отходов солнечных панелей в год и может увеличить его мощность до 4000 тонн.[151][152]

Смотрите также

Ветряная турбина-icon.svg Портал возобновляемой энергии

использованная литература

  1. ^ а б Солнечные батареи. chemistryexplained.com
  2. ^ «Солнечные элементы - характеристики и использование». solarbotic s.net.
  3. ^ «Технологическая дорожная карта: солнечная фотоэлектрическая энергия» (PDF). МЭА. 2014 г. В архиве (PDF) из оригинала 7 октября 2014 г.. Получено 7 октября 2014.
  4. ^ «Тенденции ценообразования фотоэлектрических систем - исторические, недавние и краткосрочные прогнозы, издание 2014 г.» (PDF). NREL. 22 сентября 2014. с. 4. В архиве (PDF) из оригинала от 29 марта 2015 г.
  5. ^ Геворкян, Петр (2007). Инженерия устойчивых энергетических систем: полный ресурс для проектирования экологичных зданий. McGraw Hill Professional. ISBN  978-0-07-147359-0.
  6. ^ «Нобелевская премия по физике 1921 года: Альберт Эйнштейн», Официальная страница Нобелевской премии
  7. ^ Лашкарев, В. Е. (1941) Исследование барьерного слоя термозондовым методом. В архиве 28 сентября 2015 г. Wayback Machine, Изв. Акад. АН СССР, Сер. Физ. 5, 442–446, английский перевод: Укр. J. Phys. 53, 53–56 (2008)
  8. ^ «Светочувствительное устройство» Патент США 2402662 Дата выпуска: июнь 1946 г.
  9. ^ Физический обзор
  10. ^ Введение в мир полупроводников (стр. 7 )
  11. ^ «25 апреля 1954 года: Bell Labs демонстрирует первый практический кремниевый солнечный элемент». Новости APS. Американское физическое общество. 18 (4). Апрель 2009 г.
  12. ^ Цокос, К. А. (28 января 2010 г.). Физика для диплома IB Full Color. Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-13821-5.
  13. ^ Черный, Лахлан Э. (2016). Новые взгляды на пассивацию поверхности: понимание границы раздела Si-Al2O3 (PDF). Springer. п. 13. ISBN  9783319325217.
  14. ^ Лойек, Бо (2007). История полупроводниковой техники. Springer Science & Business Media. С. 120 и 321–323. ISBN  9783540342588.
  15. ^ Черный, Лахлан Э. (2016). Новые взгляды на пассивацию поверхности: понимание границы раздела Si-Al2O3 (PDF). Springer. ISBN  9783319325217.
  16. ^ Гарсия, Марк (31 июля 2017 г.). "Солнечные батареи Международной космической станции". НАСА. Получено 10 мая 2019.
  17. ^ Перлин 1999, п. 50.
  18. ^ а б Перлин 1999, п. 53.
  19. ^ а б Уильямс, Невилл (2005). В погоне за солнцем: солнечные приключения по всему миру. Издатели нового общества. п.84. ISBN  9781550923124.
  20. ^ Джонс, Джеффри; Буамане, Лубна (2012). "Энергия солнечного света": история бизнеса солнечной энергии (PDF). Гарвардская школа бизнеса. С. 22–23.
  21. ^ Перлин 1999, п. 54.
  22. ^ Национальный научный фонд: краткая история, Глава IV, NSF 88-16, 15 июля 1994 г. (дата обращения: 20 июня 2015 г.)
  23. ^ Хервиг, Ллойд О. (1999). «Возвращение в Cherry Hill: основные события и состояние фотоэлектрических технологий». Материалы конференции AIP. 15-е заседание по обзору программы Национального центра фотоэлектрических систем (NCPV). Материалы конференции AIP. 462. п. 785. Bibcode:1999AIPC..462..785H. Дои:10.1063/1.58015.
  24. ^ Дейо, Дж. Н., Брандхорст, Х. У., мл., И Форестьери, А. Ф., Статус проекта фотоэлектрических испытаний и приложений НАСА / ERDA, 12-я конференция IEEE Photovoltaic Specialists Conf., 15–18 ноября 1976 г.
  25. ^ Reed Business Information (18 октября 1979 г.). «Многонациональные связи - кто что и где делает». Новый ученый. Деловая информация компании Reed. ISSN  0262-4079.
  26. ^ Бухаяр, Ной (28 января 2016 г.) Уоррен Баффет контролирует устаревшее предприятие в Неваде. Илон Маск стоит за солнечной компанией, которая переворачивает рынок. Пусть начинается самое интересное. Bloomberg Businessweek
  27. ^ «Солнечная возвышенность: альтернативная энергия больше не будет альтернативой». Экономист. 21 ноября 2012 г.. Получено 28 декабря 2012.
  28. ^ 1 доллар США / Вт Фотоэлектрические системы Технический документ Министерства энергетики США, август 2010 г.
  29. ^ а б Solar Stocks: соответствует ли наказание преступлению?. 24/7 Wall St. (6 октября 2011 г.). Проверено 3 января 2012 года.
  30. ^ Паркинсон, Джайлз (7 марта 2013 г.). «Падение стоимости солнечных фотоэлектрических систем (графики)». Чистая техника. Получено 18 мая 2013.
  31. ^ «Снимок глобального PV за 1992–2014 гг.» (PDF). Международное энергетическое агентство - Программа фотоэлектрических систем. 30 марта 2015 г. В архиве из оригинала от 30 марта 2015 г.
  32. ^ «Солнечная энергия - Возобновляемые источники энергии - Статистический обзор мировой энергетики - Энергетическая экономика - BP». bp.com.
  33. ^ а б Ю, Пэн; Ву, Цзян; Лю, Шентинг; Сюн, Цзе; Джагадиш, Ченнупати; Ван, Чжиминг М. (1 декабря 2016 г.). «Разработка и изготовление кремниевых нанопроволок для создания эффективных солнечных элементов» (PDF). Нано сегодня. 11 (6): 704–737. Дои:10.1016 / j.nantod.2016.10.001.
  34. ^ Mann, Sander A .; de Wild-Scholten, Mariska J .; Fthenakis, Vasilis M .; van Sark, Wilfried G.J.H.M .; Синке, Вим К. (1 ноября 2014 г.). «Срок окупаемости передовых фотоэлектрических модулей из кристаллического кремния в 2020 году: перспективное исследование». Прогресс в фотоэлектрической технике: исследования и приложения. 22 (11): 1180–1194. Дои:10.1002 / пункт. 2363. HDL:1874/306424. ISSN  1099–159X.
  35. ^ «BP Global - Отчеты и публикации - На пути к сетевому паритету». Архивировано из оригинал 8 июня 2011 г.. Получено 4 августа 2012.. Bp.com. Проверено 19 января 2011 года.
  36. ^ BP Global - Отчеты и публикации - Растущее значение. Bp.com. Август 2007 г.
  37. ^ Путь к сетевому паритету. bp.com
  38. ^ Павлин, Мэтт (20 июня, 2012 г.) Солнечная промышленность отмечает паритет энергосистемы, ABC News.
  39. ^ Болдуин, Сэм (20 апреля 2011 г.) Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии: проблемы и возможности. Чистая энергия SuperCluster Expo Государственный университет Колорадо. Министерство энергетики США.
  40. ^ ENF Ltd. (8 января 2013 г.). «В 2012 году количество малых китайских производителей солнечной энергии сократилось | Деловые новости о солнечных батареях | Справочник компаний ENF». Enfsolar.com. Получено 1 июня 2013.
  41. ^ «Что такое солнечная панель и как она работает?». Energuide.be. Сибельга. Получено 3 января 2017.
  42. ^ Мартин, Крис (30 декабря 2016 г.). "Панели солнечных батарей теперь настолько дешевы, что производители, вероятно, продадут в убыток". Bloomberg View. Bloomberg LP. Получено 3 января 2017.
  43. ^ Шенклеман, Джессика; Мартин, Крис (3 января 2017 г.). «Солнечная энергия может превзойти уголь, чтобы стать самой дешевой электроэнергией на Земле». Bloomberg View. Bloomberg LP. Получено 3 января 2017.
  44. ^ а б Кумар, Анкуш (3 января 2017 г.). «Прогнозирование эффективности солнечных элементов на основе прозрачных проводящих электродов». Журнал прикладной физики. 121 (1): 014502. Bibcode:2017JAP ... 121a4502K. Дои:10.1063/1.4973117. ISSN  0021-8979.
  45. ^ "Эффективность солнечных батарей | PVEducation". www.pveducation.org. Получено 31 января 2018.
  46. ^ "Т. Базуни: Каков коэффициент заполнения солнечной панели". Архивировано из оригинал 15 апреля 2009 г.. Получено 17 февраля 2009.
  47. ^ Рюле, Свен (8 февраля 2016 г.). «Табличные значения предела Шокли-Кайссера для однопереходных солнечных элементов». Солнечная энергия. 130: 139–147. Bibcode:2016SoEn..130..139R. Дои:10.1016 / j.solener.2016.02.015.
  48. ^ Вос, А. Д. (1980). «Детальный баланс предела эффективности тандемных солнечных элементов». Журнал физики D: Прикладная физика. 13 (5): 839. Bibcode:1980JPhD ... 13..839D. Дои:10.1088/0022-3727/13/5/018.
  49. ^ Буллис, Кевин (13 июня 2014 г.) Рекордные солнечные батареи указывают путь к более дешевой энергии. Обзор технологий MIT
  50. ^ Димрот, Франк; Тиббитс, Томас Н.Д .; Нимейер, Маркус; Предан, Феликс; Бейтель, Поль; Керхер, Кристиан; Олива, Эдуард; Зифер, Джеральд; Лакнер, Дэвид; и другие. (2016). "Солнечные батареи концентратора с четырьмя переходами, соединенные пластинами". Журнал IEEE по фотогальванике. 6 (1): 343–349. Дои:10.1109 / jphotov.2015.2501729. S2CID  47576267.
  51. ^ а б Янц, Стефан; Ребер, Стефан (14 сентября 2015 г.). «Солнечные элементы с КПД 20% на EpiWafer». Фраунгофера ISE. Получено 15 октября 2015.
  52. ^ а б Дрисен, Марион; Амири, Диана; Миленкович, Нена; Штайнхаузер, Бернд; Линдекугель, Стефан; Беник, Ян; Ребер, Стефан; Янц, Стефан (2016). «Солнечные элементы с эффективностью 20% и срок службы эпитаксиальных пластин». Энергетические процедуры. 92: 785–790. Дои:10.1016 / j.egypro.2016.07.069. ISSN  1876-6102.
  53. ^ Зыг, Лиза (4 июня 2015 г.). «Солнечная батарея устанавливает мировой рекорд со стабильной эффективностью 13,6%». Phys.org.
  54. ^ Эффективность 30,2% - новый рекорд для кремниевых многопереходных солнечных элементов - Fraunhofer ISE. Ise.fraunhofer.de (9 ноября 2016 г.). Проверено 15 ноября +2016.
  55. ^ Эссиг, Стефани; Аллебе, Кристоф; Ремо, Тимоти; Geisz, Джон Ф .; Steiner, Myles A .; Горовиц, Келси; Барро, Лорис; Уорд, Дж. Скотт; Шнабель, Мануэль (сентябрь 2017 г.). «Повышение эффективности преобразования солнечного излучения солнечных элементов III – V / Si до 32,8% для двух переходов и 35,9% для трех переходов». Энергия природы. 2 (9): 17144. Bibcode:2017НатЭн ... 217144E. Дои:10.1038 / nenergy.2017.144. ISSN  2058-7546.
  56. ^ «Монокристаллические солнечные модули». Получено 27 августа 2020.
  57. ^ Гоше, Александр; Каттони, Андреа; Дюпюи, Кристоф; Чен, Ванхуа; Кариу, Ромен; Фолдына, Мартин; Lalouat, Loıc; Друар, Эммануэль; Сассал, Кристиан; Рока-и-Кабаррокас, Пере; Коллин, Стефан (2016). «Ультратонкие эпитаксиальные кремниевые солнечные элементы с перевернутыми матрицами нанопирамид для эффективного улавливания света». Нано буквы. 16 (9): 5358–64. Bibcode:2016NanoL..16.5358G. Дои:10.1021 / acs.nanolett.6b01240. PMID  27525513.
  58. ^ Чен, Ванхуа; Кариу, Ромен; Фолдына, Мартин; Депау, Валери; Тромпукис, Христос; Друар, Эммануэль; Лалуа, Лоик; Харури, Абдельмунаим; Лю, Цзя; Любимая, Ален; Оробчук, Режис; Мандорло, Фабьен; Сассал, Кристиан; Массиот, Инес; Дмитриев, Александр; Ли, Ки-Донг; Кабаррокас, Пере Рока я (2016). «Низкотемпературные эпитаксиальные солнечные элементы из кристаллического кремния на основе нанофотоники». Журнал физики D: Прикладная физика. 49 (12): 125603. Bibcode:2016JPhD ... 49l5603C. Дои:10.1088/0022-3727/49/12/125603. ISSN  0022-3727.
  59. ^ Кобаяси, Эйдзи; Ватабе, Йошими; Хао, Жуйин; Рави, Т. С. (2015). «Высокоэффективные солнечные элементы с гетеропереходом на пластинах монокристаллического кремния n-типа без прорезей путем эпитаксиального роста». Письма по прикладной физике. 106 (22): 223504. Bibcode:2015АпФЛ.106в3504К. Дои:10.1063/1.4922196. ISSN  0003-6951.
  60. ^ Kim, D.S .; и другие. (18 мая 2003 г.). Кремниевые солнечные элементы со струнной лентой с КПД 17,8% (PDF). Труды 3-й Всемирной конференции по преобразованию фотоэлектрической энергии, 2003 г.. 2. С. 1293–1296. ISBN  978-4-9901816-0-4.
  61. ^ Уэйн Макмиллан, "Дилемма Cast Mono" В архиве 5 ноября 2013 г. Wayback Machine, BT Imaging
  62. ^ Pearce, J .; Лау, А. (2002). «Анализ чистой энергии для устойчивого производства энергии из солнечных элементов на основе кремния» (PDF). Солнечная энергия. п. 181. Дои:10.1115 / SED2002-1051. ISBN  978-0-7918-1689-9.[мертвая ссылка ]
  63. ^ Едофф, Марика (март 2012). «Тонкопленочные солнечные элементы: исследования в промышленной перспективе». AMBIO. 41 (2): 112–118. Дои:10.1007 / s13280-012-0265-6. ISSN  0044-7447. ЧВК  3357764. PMID  22434436.
  64. ^ а б Фтенакис, Василис М. (2004). «Анализ воздействия кадмия на жизненный цикл при производстве фотоэлектрических панелей CdTe» (PDF). Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии. 8 (4): 303–334. Дои:10.1016 / j.rser.2003.12.001.
  65. ^ «IBM и Tokyo Ohka Kogyo увеличивают объем производства солнечной энергии», IBM
  66. ^ Collins, R.W .; Ферлауто, А. С .; Ferreira, G.M .; Chen, C .; Koh, J .; Коваль, Р. Дж .; Lee, Y .; Pearce, J.M .; Вронски, К. Р. (2003). «Эволюция микроструктуры и фазы в аморфном, протокристаллическом и микрокристаллическом кремнии изучается методом спектроскопической эллипсометрии в реальном времени». Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы. 78 (1–4): 143. Дои:10.1016 / S0927-0248 (02) 00436-1.
  67. ^ Pearce, J.M .; Подраза, Н .; Collins, R.W .; Аль-Джассим, М. М .; Джонс, К. М .; Deng, J .; Вронски, К. Р. (2007). «Оптимизация напряжения холостого хода в солнечных элементах из аморфного кремния со смешанными фазами (аморфный + нанокристаллический) контактами p-типа с низким содержанием нанокристаллов» (PDF). Журнал прикладной физики. 101 (11): 114301–114301–7. Bibcode:2007JAP ... 101k4301P. Дои:10.1063/1.2714507. Архивировано из оригинал (PDF) 13 июня 2009 г.
  68. ^ Яблонович, Эли; Миллер, Оуэн Д .; Курц, С. (2012). «Оптоэлектронная физика, которая преодолела предел эффективности в солнечных элементах». 2012 38-я конференция IEEE Photovoltaic Specialists Conference. п. 001556. Дои:10.1109 / PVSC.2012.6317891. ISBN  978-1-4673-0066-7. S2CID  30141399.
  69. ^ «Отчет о фотоэлектрической энергии» (PDF). Фраунгофера ISE. 28 июля 2014 г. В архиве (PDF) с оригинала 31 августа 2014 г.. Получено 31 августа 2014.
  70. ^ Оку, Такео; Кумада, Казума; Сузуки, Ацуши; Кикучи, Кендзи (июнь 2012 г.). «Эффекты добавления германия к солнечным элементам на основе фталоцианина меди / фуллерена». Центральноевропейский инженерный журнал. 2 (2): 248–252. Bibcode:2012CEJE .... 2..248O. Дои:10.2478 / s13531-011-0069-7. S2CID  136518369.
  71. ^ Наземные солнечные элементы-концентраторы с тройным переходом. (PDF) Проверено 3 января 2012 г.
  72. ^ Кларк, Крис (19 апреля 2011 г.) Компания San Jose Solar побила рекорд эффективности для фотоэлектрических систем. Optics.org. Проверено 19 января 2011 года.
  73. ^ Кариу, Ромен; Чен, Ванхуа; Морис, Жан-Люк; Ю, Цзинвэнь; Патриарх, Жиль; Моген, Оливия; Ларгау, Людовик; Декобер, Жан; Рока-и-Кабаррокас, Пере (2016). «Низкотемпературная плазменная технология CVD-эпитаксиального роста кремния на GaAs: новая парадигма интеграции III-V / Si». Научные отчеты. 6: 25674. Bibcode:2016НатСР ... 625674C. Дои:10.1038 / srep25674. ISSN  2045-2322. ЧВК  4863370. PMID  27166163.
  74. ^ Смит, Дэвид Д.; Казинс, Питер; Вестерберг, Стаффан; Хесус-Табаджонда, Рассел Де; Аниеро, Герли; Шен, Ю-Чен (2014). «К практическим пределам кремниевых солнечных элементов». Журнал IEEE по фотогальванике. 4 (6): 1465–1469. Дои:10.1109 / JPHOTOV.2014.2350695. S2CID  33022605.
  75. ^ Альмансури, Ибрагим; Хо-Бэйли, Анита; Бремнер, Стивен П .; Грин, Мартин А. (2015). «Повышение производительности кремниевых солнечных элементов с помощью концепции многопереходности». Журнал IEEE по фотогальванике. 5 (3): 968–976. Дои:10.1109 / JPHOTOV.2015.2395140. S2CID  8477762.
  76. ^ Эссиг, Стефани; Steiner, Myles A .; Аллебе, Кристоф; Geisz, Джон Ф .; Павье-Саломон, Бертран; Уорд, Скотт; Descoeudres, Антуан; Ласальвиа, Винченцо; Барро, Лорис; Бадель, Николас; Фэйс, Антонин; Левра, Жак; Despeisse, Матье; Баллиф, Кристоф; Страдиньш, Пол; Янг, Дэвид Л. (2016). «Реализация солнечных элементов с двойным переходом GaInP / Si с эффективностью 29,8% по 1 солнцу». Журнал IEEE по фотогальванике. 6 (4): 1012–1019. Дои:10.1109 / JPHOTOV.2016.2549746.
  77. ^ Рихтер, Армин; Hermle, Мартин; Глунц, Стефан В. (2013). «Переоценка предельной эффективности солнечных элементов из кристаллического кремния». Журнал IEEE по фотогальванике. 3 (4): 1184–1191. Дои:10.1109 / JPHOTOV.2013.2270351. S2CID  6013813.
  78. ^ https://www.nrel.gov/pv/assets/pdfs/best-research-cell-efficiencies.20200922.pdf
  79. ^ Косасих, Феликс Утама; Ducati, Катерина (Май 2018). «Описание деградации перовскитных солнечных элементов с помощью электронной микроскопии in-situ и оперативной электронной микроскопии». Нано Энергия. 47: 243–256. Дои:10.1016 / j.nanoen.2018.02.055.
  80. ^ Тиан, Сюэюй; Стрэнкс, Сэмюэл Д .; Вы, Фэнци (июль 2020 г.). «Использование энергии в течение жизненного цикла и экологические последствия использования высокопроизводительных тандемных солнечных элементов из перовскита». Достижения науки. 6 (31): eabb0055. Bibcode:2020SciA .... 6Б..55Т. Дои:10.1126 / sciadv.abb0055. ISSN  2375-2548. ЧВК  7399695. PMID  32789177.
  81. ^ Гонг, Цзянь; Дорогой, Сет Б.; Вы, Фэнци (3 июля 2015 г.). «Перовскитная фотоэлектрическая энергия: оценка воздействия энергии и окружающей среды на жизненный цикл». Энергетика и экология. 8 (7): 1953–1968. Дои:10.1039 / C5EE00615E. ISSN  1754-5706.
  82. ^ «Устройство для преобразования энергии излучения». Мори Хироси, Хаякава Денки Когио К.К. 3 октября 1961 г. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)CS1 maint: другие (ссылка на сайт)
  83. ^ (A1) ES 453575 (A1)  А. Луке: "Процедура для получения чистых растений", дата подачи 5 мая 1977 г.
  84. ^ (A) США 4169738 (A)  A. Luque: "Двусторонний солнечный элемент с самоохлаждающимся концентратором", дата подачи 21 ноября 1977 г.
  85. ^ Luque, A .; Cuevas, A .; Эгурен, Дж. (1978). "Поведение солнечных батарей при переменной скорости поверхностной рекомбинации и предложение новой структуры". Твердотельная электроника. 21 (5): 793–794. Bibcode:1978ССЭле..21..793Л. Дои:10.1016 / 0038-1101 (78) 90014-Х.
  86. ^ Cuevas, A .; Luque, A .; Eguren, J .; Аламо, Дж. Дель (1982). «На 50 процентов больше выходная мощность плоской панели, собирающей альбедо, с использованием двусторонних солнечных элементов». Солнечная энергия. 29 (5): 419–420. Bibcode:1982Соэн ... 29..419C. Дои:10.1016 / 0038-092x (82) 90078-0.
  87. ^ «Международная технологическая дорожная карта для фотоэлектрических систем (ITRPV) - Главная». www.itrpv.net. Получено 20 февраля 2018.
  88. ^ а б Сунь, Синшу; Хан, Мохаммад Райян; Делайн, Крис; Алам, Мухаммад Ашрафул (2018). «Оптимизация и производительность двусторонних солнечных модулей: глобальная перспектива». Прикладная энергия. 212: 1601–1610. arXiv:1709.10026. Дои:10.1016 / j.apenergy.2017.12.041. S2CID  117375370.
  89. ^ Хан, М. Рыян; Ханна, Амир; Сунь, Синшу; Алам, Мухаммад А. (2017). «Вертикальные двусторонние солнечные фермы: физика, дизайн и глобальная оптимизация». Прикладная энергия. 206: 240–248. arXiv:1704.08630. Bibcode:2017arXiv170408630R. Дои:10.1016 / j.apenergy.2017.08.042. S2CID  115039440.
  90. ^ Бернхэм, Характеристики двусторонних фотоэлектрических модулей на двухосном трекере в среде с высокой широтой и высоким уровнем альбедо, 46-я конференция специалистов по фотоэлектрической технике (PVSC), IEEE, 2019, Чикаго, Иллинойс, США, 2019, стр. 1320-1327.
  91. ^ Чжао, Бинлинь; Сунь, Синшу; Хан, Мохаммад Райян; Алам, Мухаммад Ашрафул (19 февраля 2018 г.). "Калькулятор двустороннего модуля Purdue". Дои:10.4231 / d3542jb3c. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  92. ^ Луке, Антонио; Марти, Антонио (1997). «Повышение эффективности идеальных солнечных элементов за счет индуцированных фотонами переходов на промежуточных уровнях». Письма с физическими проверками. 78 (26): 5014–5017. Bibcode:1997ПхРвЛ..78.5014Л. Дои:10.1103 / PhysRevLett.78.5014.
  93. ^ Окада, Ёситака, Тома Согабе и Ясуси Сёдзи (2014). "Глава 13: Солнечные элементы промежуточного диапазона". В Артура Дж. Нозика, Гэвина Конибера и Мэтью С. Бирда (ред.). Передовые концепции фотоэлектрической энергии. Серия «Энергия и окружающая среда». Vol. 11. Кембридж, Великобритания: Королевское химическое общество. С. 425–54. Дои:10.1039/9781849739955-00425. ISBN  978-1-84973-995-5.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  94. ^ Исследователи используют жидкие чернила для создания более совершенных солнечных элементов, Phys.org, 17 сентября 2014 г., Шон Мейсон
  95. ^ Эрнандес-Родригес, M.A .; Imanieh, M.H .; Martín, L.L .; Мартин, И. (Сентябрь 2013).«Экспериментальное усиление фототока в солнечном элементе с использованием процесса преобразования с повышением частоты во фториндатных стеклах, возбуждающих на 1480 нм». Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы. 116: 171–175. Дои:10.1016 / j.solmat.2013.04.023.
  96. ^ Ван, Пэн; Zakeeruddin, Shaik M .; Moser, Jacques E .; Назируддин, Мохаммад К .; Сэкигучи, Такаши; Гретцель, Майкл (июнь 2003 г.). «Стабильный квазитвердый сенсибилизированный красителем солнечный элемент с амфифильным рутениевым сенсибилизатором и полимерным гелевым электролитом». Материалы Природы. 2 (6): 402–407. Дои:10.1038 / nmat904. ISSN  1476-4660.
  97. ^ Сенсибилизированные красителем солнечные элементы. G24i.com (2 апреля 2014 г.). Проверено 20 апреля 2014 года.
  98. ^ Шарма, Даршан; Джха, Ранджана; Кумар, Шив (1 октября 2016 г.). «Солнечные элементы, сенсибилизированные квантовыми точками: последние достижения и перспективы фотоанода». Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы. 155: 294–322. Дои:10.1016 / j.solmat.2016.05.062. ISSN  0927-0248.
  99. ^ Семонин, О.Е .; Luther, J.M .; Choi, S .; Chen, H.-Y .; Gao, J .; Nozik, A.J .; Борода, М. С. (2011). «Пиковая квантовая эффективность внешнего фототока, превышающая 100% через МЭГ в солнечном элементе с квантовыми точками». Наука. 334 (6062): 1530–3. Bibcode:2011Научный ... 334.1530S. Дои:10.1126 / science.1209845. PMID  22174246. S2CID  36022754.
  100. ^ Камат, Прашант В. (2012). «Повышение эффективности сенсибилизированных квантовыми точками солнечных элементов за счет модуляции межфазного переноса заряда». Отчеты о химических исследованиях. 45 (11): 1906–15. Дои:10.1021 / ar200315d. PMID  22493938.
  101. ^ Santra, Pralay K .; Камат, Прашант В. (2012). «Сенсибилизированные квантовыми точками солнечные элементы, легированные марганцем: стратегия повышения эффективности более чем на 5%». Журнал Американского химического общества. 134 (5): 2508–11. Дои:10.1021 / ja211224s. PMID  22280479.
  102. ^ Мун, Су-Джин; Ицхайк, Яфит; Юм, Джун-Хо; Zakeeruddin, Shaik M .; Ходс, Гэри; GräTzel, Майкл (2010). "Мезоскопический солнечный элемент на основе Sb2S3 с использованием проводника с органическими отверстиями". Письма в Журнал физической химии. 1 (10): 1524. Дои:10.1021 / jz100308q.
  103. ^ Du, Jun; Ду, Чжунлинь; Ху, Цзинь-Сон; Пан, Чжэньсяо; Шэнь, Цин; Сунь, Цзянькунь; Лонг, Дунхуэй; Донг, Хуэй; Солнце, Литао; Чжун, Синьхуа; Ван, Ли-Цзюнь (2016). «Солнечные элементы на квантовых точках Zn – Cu – In – Se с сертифицированной эффективностью преобразования энергии 11,6%». Журнал Американского химического общества. 138 (12): 4201–4209. Дои:10.1021 / jacs.6b00615. PMID  26962680.
  104. ^ Исследования солнечных батарей || Лаборатория Прашанта Камата в Университете Нотр-Дам. Nd.edu (22 февраля 2007 г.). Проверено 17 мая 2012 года.
  105. ^ Genovese, Matthew P .; Lightcap, Ian V .; Камат, Прашант В. (2012). "Солнце-BelievableSolar Paint. Преобразующий одноступенчатый подход к разработке нанокристаллических солнечных элементов". САУ Нано. 6 (1): 865–72. Дои:10.1021 / nn204381g. PMID  22147684.
  106. ^ а б Ю, Пэн; Ву, Цзян; Гао, Лэй; Лю, Хуэйюнь; Ван, Чжимин (1 марта 2017 г.). «Солнечные элементы с квантовыми точками InGaAs и GaAs, выращенные методом капельной эпитаксии». Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы. 161: 377–381. Дои:10.1016 / j.solmat.2016.12.024.
  107. ^ Ву, Цзян; Ю, Пэн; Суша, Андрей С .; Sablon, Kimberly A .; Чен, Хайюань; Чжоу, Чжихуа; Ли, Хандонг; Джи, Хайнинг; Ню, Сяобинь (1 апреля 2015 г.). «Повышение эффективности широкополосной связи в солнечных элементах с квантовыми точками в сочетании с многоточечными плазмонными нанозвездами». Нано Энергия. 13: 827–835. Дои:10.1016 / j.nanoen.2015.02.012.
  108. ^ Konarka Power Plastic достигает эффективности 8,3%. pv-tech.org. Проверено 7 мая 2011 года.
  109. ^ Mayer, A .; Скалли, С .; Hardin, B .; Rowell, M .; МакГихи, М. (2007). «Солнечные элементы на полимерной основе». Материалы сегодня. 10 (11): 28. Дои:10.1016 / S1369-7021 (07) 70276-6.
  110. ^ Lunt, R. R .; Булович В. (2011). «Прозрачные органические фотоэлектрические солнечные элементы ближнего инфракрасного диапазона для оконных и энергоэффективных приложений». Письма по прикладной физике. 98 (11): 113305. Bibcode:2011АпФЛ..98к3305Л. Дои:10.1063/1.3567516.
  111. ^ Рудольф, Джон Коллинз (20 апреля 2011 г.). «Прозрачные фотоэлектрические элементы превращают окна в солнечные панели». green.blogs.nytimes.com.
  112. ^ "Ученые UCLA разрабатывают прозрачный солнечный элемент". Enviro-News.com. 24 июля 2012 г. Архивировано с оригинал 27 июля 2012 г.
  113. ^ Lunt, R. R .; Оседач, Т. П .; Brown, P.R .; Rowehl, J. A .; Булович, В. (2011). «Практическая дорожная карта и ограничения наноструктурированной фотоэлектрической энергии». Передовые материалы. 23 (48): 5712–27. Дои:10.1002 / adma.201103404. HDL:1721.1/80286. PMID  22057647.
  114. ^ Лант Р. Р. (2012). «Теоретические пределы для видимой прозрачности фотоэлектрических элементов». Письма по прикладной физике. 101 (4): 043902. Bibcode:2012АпФЛ.101д3902Л. Дои:10.1063/1.4738896.
  115. ^ Guo, C .; Lin, Y.H .; Witman, M.D .; Smith, K. A .; Wang, C .; Hexemer, A .; Strzalka, J .; Gomez, E.D .; Вердуско, Р. (2013). «Сопряженные блок-сополимерные фотоэлектрические элементы с эффективностью около 3% за счет микрофазового разделения». Нано буквы. 13 (6): 2957–63. Bibcode:2013NanoL..13.2957G. Дои:10.1021 / nl401420s. PMID  23687903.
  116. ^ «Органические полимеры создают новый класс устройств солнечной энергии». Курцвейльский ускорительный институт. 31 мая 2013 года. Получено 1 июня 2013.
  117. ^ а б Буллис, Кевин (30 июля 2014 г.) Адаптивный материал может вдвое снизить стоимость солнечной энергии. Обзор технологий MIT
  118. ^ Кэмпбелл, Патрик; Грин, Мартин А. (февраль 1987 г.). «Свойства ловушки света пирамидально текстурированных поверхностей». Журнал прикладной физики. 62 (1): 243–249. Bibcode:1987JAP .... 62..243C. Дои:10.1063/1.339189.
  119. ^ Чжао, Цзяньхуа; Ван, Айхуа; Грин, Мартин А. (май 1998 г.). «Ячеистые« сотовые »текстурированные многокристаллические и 24,4% монокристаллические кремниевые солнечные элементы с« КПД 19,8% ». Письма по прикладной физике. 73 (14): 1991–1993. Bibcode:1998АпФЛ..73.1991З. Дои:10.1063/1.122345.
  120. ^ Hauser, H .; Michl, B .; Кублер, В .; Schwarzkopf, S .; Muller, C .; Hermle, M .; Блази, Б. (2011). «Наноимпринт-литография для сотового текстурирования мультикристаллического кремния». Энергетические процедуры. 8: 648–653. Дои:10.1016 / j.egypro.2011.06.196.
  121. ^ Тучер, Нико; Эйзенлор, Йоханнес; Гебревольд, Хабтаму; Кифель, Питер; Хён, Оливер; Хаузер, Хуберт; Гольдшмидт, Ян Кристоф; Бляси, Бенедикт (11 июля 2016 г.). «Оптическое моделирование фотоэлектрических модулей с множественными текстурированными интерфейсами с использованием матричного формализма OPTOS». Оптика Экспресс. 24 (14): A1083 – A1093. Bibcode:2016OExpr..24A1083T. Дои:10.1364 / OE.24.0A1083. PMID  27410896.
  122. ^ Маврокефалос, Анастасий; Han, Sang Eon .; Йерчи, Сельчук; Бранхам, M.S .; Чен, банда. (Июнь 2012 г.). «Эффективное улавливание света в перевернутых нанопирамидных тонких кристаллических кремниевых мембранах для применения в солнечных элементах». Нано буквы. 12 (6): 2792–2796. Bibcode:2012НаноЛ..12.2792М. Дои:10.1021 / nl2045777. HDL:1721.1/86899. PMID  22612694.
  123. ^ Jaus, J .; Панцар, H .; Eckert, J .; Duell, M .; Herfurth, H .; Добл, Д. (2010). «Управление освещением для уменьшения затенения шин и линий электросети в фотоэлектрических модулях». 2010 35-я конференция IEEE Photovoltaic Specialists Conference. п. 000979. Дои:10.1109 / PVSC.2010.5614568. ISBN  978-1-4244-5890-5. S2CID  30512545.
  124. ^ Мингареев, И .; Berlich, R .; Eichelkraut, T. J .; Herfurth, H .; Heinemann, S .; Ричардсон, М. К. (6 июня 2011 г.). «Дифракционные оптические элементы, используемые для повышения эффективности фотоэлектрических модулей». Оптика Экспресс. 19 (12): 11397–404. Bibcode:2011OExpr..1911397M. Дои:10.1364 / OE.19.011397. PMID  21716370.
  125. ^ Уэмацу, Т; Yazawa, Y; Миямура, Y; Мурамацу, S; Оцука, H; Цуцуи, К; Варабисако, Т. (1 марта 2001 г.). «Статический концентратор фотоэлектрический модуль с призматической решеткой». Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы. PVSEC 11 - ЧАСТЬ III. 67 (1–4): 415–423. Дои:10.1016 / S0927-0248 (00) 00310-X.
  126. ^ а б Чен, Фу-хао; Патрикер, Шрейас; Каур, Джасприт; Хосейн, Ян Д. (31 октября 2016 г.). «Повышение улавливания света в кремниевых солнечных элементах с помощью герметиков, содержащих воздушные призмы, для уменьшения потерь на металлические контакты». Оптика Экспресс. 24 (22): A1419 – A1430. Bibcode:2016OExpr..24A1419C. Дои:10.1364 / oe.24.0a1419. PMID  27828526.
  127. ^ Кореч, Омер; Гордон, Джеффри М .; Кац, Юджин А .; Фейерманн, Даниэль; Айзенберг, Нафтали (1 октября 2007 г.). «Диэлектрические микроконцентраторы для повышения эффективности концентраторов солнечных элементов». Письма об оптике. 32 (19): 2789–91. Bibcode:2007OptL ... 32,2789K. Дои:10.1364 / OL.32.002789. PMID  17909574.
  128. ^ Hosein, Ian D .; Линь, Хао; Понте, Мэтью Р .; Баскер, Динеш К .; Сараванамутту, Калайчелви (3 ноября 2013 г.). Улучшение захвата солнечной энергии света с помощью многонаправленных волноводных решеток. Возобновляемая энергия и окружающая среда. С. RM2D.2. Дои:10.1364 / OSE.2013.RM2D.2. ISBN  978-1-55752-986-2.
  129. ^ Бирия, Саид; Чен, Фу Хао; Патрикер, Шрейас; Хосейн, Ян Д. (22 декабря 2017 г.). «Полимерные инкапсулянты, включающие световодные конструкции для увеличения преобразования оптической энергии в солнечных элементах». Передовые материалы. 30 (8): 1705382. Дои:10.1002 / adma.201705382. PMID  29271510.
  130. ^ Бирия, Саид; Чен, Фу-Хао; Хосейн, Ян Д. (2019). «Улучшенное широкоугольное преобразование энергии с использованием настраиваемых волноводных массивов в качестве герметизирующих материалов для кремниевых солнечных элементов». Physica Status Solidi A. 0 (2): 1800716. Bibcode:2019PSSAR.21600716B. Дои:10.1002 / pssa.201800716.
  131. ^ Хуанг, Чжиюань; Ли, Синь; Махбуб, Мелика; Hanson, Kerry M .; Николс, Валери М .; Ле, Хоанг; Tang, Ming L .; Бардин, Кристофер Дж. (12 августа 2015 г.). «Гибридная молекула-нанокристаллическое преобразование фотона в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах». Нано буквы. 15 (8): 5552–5557. Bibcode:2015NanoL..15.5552H. Дои:10.1021 / acs.nanolett.5b02130. PMID  26161875.
  132. ^ Schumann, Martin F .; Лангенхорст, Мальте; Смитс, Майкл; Дин, Кайнинг; Paetzold, Ulrich W .; Вегенер, Мартин (4 июля 2017 г.). «Маскировка под повсеместной невидимостью контактных пальцев на солнечных элементах преломляющими поверхностями произвольной формы». Современные оптические материалы. 5 (17): 1700164. Дои:10.1002 / adom.201700164.
  133. ^ Лангенхорст, Мальте; Schumann, Martin F .; Пэтель, Стефан; Шмагер, Рафаэль; Леммер, Ули; Richards, Bryce S .; Вегенер, Мартин; Паецольд, Ульрих В. (1 августа 2018 г.). «Маскировка незаметной поверхности произвольной формы для линий межсоединений в тонкопленочных фотоэлектрических модулях». Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы. 182: 294–301. Дои:10.1016 / j.solmat.2018.03.034.
  134. ^ Фитцки, Ганс Г. и Эбнет, Гарольд (24 мая 1983 г.) Патент США 4385102 , «Фотоэлемент большой площади»
  135. ^ Pv Новости ноябрь 2012. Greentech Media. Проверено 3 июня 2012 года.
  136. ^ а б c Ягер-Вальдау, Арнульф (сентябрь 2013 г.) Отчет о статусе PV 2013. Европейская комиссия, Объединенный исследовательский центр, Институт энергетики и транспорта.
  137. ^ Производство фотоэлектрических панелей растет, несмотря на падение инвестиций из-за кризиса. Европейская комиссия, Брюссель, 30 сентября 2013 г.
  138. ^ Отчет о статусе PV за 2013 год | Картирование и мониторинг возобновляемых источников энергии в Европе и Африке (REMEA). Iet.jrc.ec.europa.eu (11 апреля 2014 г.). Проверено 20 апреля 2014 года.
  139. ^ Баранюк, Крис. «Как гигантские солнечные фермы Китая трансформируют мировую энергию». www.bbc.com. Получено 24 октября 2019.
  140. ^ а б «Отчет IEEFA: достижения в солнечной энергии ускоряют глобальный сдвиг в производстве электроэнергии». Институт экономики энергетики и финансового анализа. 21 мая 2018. Получено 24 октября 2019.
  141. ^ а б http://www.iea-pvps.org/fileadmin/dam/public/report/statistics/IEA-PVPS_T1_35_Snapshot2019-Report.pdf
  142. ^ «Солнечные подъемы в Малайзии во время торговых войн из-за панелей». Газета "Нью-Йорк Таймс. 12 декабря 2014 г.
  143. ^ «Мощность солнечной энергии в городах США увеличилась вдвое за последние 6 лет». Йельский E360. Получено 24 октября 2019.
  144. ^ Падение стоимости солнечных панелей (графики). CleanTechnica (7 марта 2013 г.). Проверено 20 апреля 2014 года.
  145. ^ Падение цен на кремний потрясает промышленность по производству солнечной энергии. Вниз на Землю (19 сентября 2011 г.). Проверено 20 апреля 2014 года.
  146. ^ «Цена кремния по типу США 2018». Statista. Получено 24 октября 2019.
  147. ^ «Как со временем меняются стоимость и эффективность солнечных панелей | EnergySage». Солнечные новости. 4 июля 2019 г.. Получено 24 октября 2019.
  148. ^ Jordan, Dirk C .; Курц, Сара Р. (Июнь 2012 г.). "Скорость деградации фотоэлектрических элементов - аналитический обзор" (PDF). Прогресс в фотоэлектрической технике: исследования и приложения. Получено 6 марта 2019.
  149. ^ Как долго служат солнечные панели?. CleanTechnica (4 февраля 2019 г.). Проверено 6 марта 2019.
  150. ^ Утилизация: солнечные фотоэлектрические панели. Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (июнь 2016 г.). Проверено 6 марта 2019.
  151. ^ Если солнечные панели такие чистые, почему они производят так много токсичных отходов ?. Forbes (23 мая 2018 г.). Проверено 6 марта 2019.
  152. ^ Первый в Европе завод по переработке солнечных панелей открывается во Франции. Reuters (25 июня 2018 г.). Проверено 6 марта 2019.

Список используемой литературы

внешние ссылки