Solar de construcción celular
Funcional materiales fotovoltaicos están diseñados para maximizar la conversión de todos los fotones en el espectro solar en los portadores de carga. Materiales que van desde el silicio cristalino (c-Si) de silicio amorfo de capa fina basada en (a-Si), y de galio diseleniuro cobre e indio (CIGS) a los compuestos III-V son de uso común. diseños de células solares van desde una sola juntura de silicio para invertida multi-unión, y de ser monolíticas a varios elementos de construcción. Los sistemas pueden ser terrestres (AM 1,5) o desde el espacio (AM0) basados, el primero se divide en sistemas de un solo sol y sistemas de concentración (desde 5000 hasta 1000 soles), que utilizan lentes y / o espejos primarios como colectores de luz.
"La banda ancha, capas altamente reflectantes son necesarios para el colector solar y aplicaciones de energía solar concentrador".
La tecnología para la construcción de células solares ha evolucionado, también lo ha hecho la necesidad de recubrimientos de película delgada, a la vez simple y complejo, utilizado en los elementos del sistema como las lentes, los coleccionistas, los espejos y la propia célula. Personalizables recubrimientos aplicados a las lentes de AR o como capa superior de la célula de aumentar el flujo de fotones para alcanzar el medio PV, si bien refleja parte de la energía incidente que las redes de calefacción sólo de células no deseadas. Para las células multi-unión, este revestimiento AR puede adaptar aún más la respuesta espectral con el fin de coincidir con las corrientes en las uniones diferentes. Visto de esta forma, el revestimiento AR puede ser pensado como un multi-propósito espectral / recubrimiento normativa vigente.
De alta eficiencia revestimientos AR solar
La eficiencia de una célula solar fotovoltaica se puede cuantificar por una serie de parámetros, pero uno de los más importantes es la eficiencia cuántica externa (EQE) del dispositivo. Decisión de una célula fotovoltaica es de una sola juntura o multi-unión, su EQE es una función del flujo de fotones de llegar al medio PV. Es, por tanto, esencial para que coincida con la óptica de células fotovoltaicas al medio incidente en el que opera (aire / espacio). Inevitablemente, esto requiere la adición de una o más interfaces entre la célula solar y el medio incidente - en forma de capas AR.
El diseño de cualquier capa de AR puede ser simplemente caracteriza por la irradiancia, emitancia y absortancia de las fuentes y los medios de comunicación en la que el AR funcionará. También se puede caracterizar por las propiedades ópticas, el índice de refracción y coeficiente de extinción, de los materiales de recubrimiento y sustratos utilizados en el sistema óptico. La banda espectral en la que el acabado tiene que operar define el problema anti-reflejos. Para las células de energía solar fotovoltaica implica el espectro solar.
Las entradas al dispositivo PV son los espectros solares, representada por la norma ASTM G173-03 con la irradiancia solar espectral terrestre sobre una superficie especialmente orientado bajo un conjunto de condiciones atmosféricas. Estos espectros solares se muestran en la Figura 1. Estas curvas de establecer la dotación para la entrada de fotones integrados al medio de PV en la banda de 2500 nm funcionales de 300. Aproximadamente el 5% del espectro solar está en el rango 1900-2500 nm, pero esta región espectral normalmente no quirúrgico, ya que consiste principalmente en calor no deseado. En efecto, un solar de banda ancha optimizada AR debe funcionar en la banda de 300-1850nm.
El diseño de un BBAR funcionales para sistemas de células solares deben tener en cuenta las propiedades ópticas de los materiales fotovoltaicos y su complementaria películas delgadas ópticas. La superficie frontal de reflexión de Fresnel para cualquier interfaz se puede calcular la relación siguiente:
R = [(nmaterial - nmedio) ^ 2 + kmaterial^ 2] / [(nmaterial de n +medio) ^ 2 + kmaterial^ 2]
Para la mayoría de los elementos III-V y sus compuestos, el índice de refracción n cae en elmaterial = 3.0-5.0 rango. Esto se traduce en pérdidas de reflectancia de superficie frontal (AM 1,5) en algún lugar entre la Imáx~ 25 a 45%. Mediante el diseño de un multi-capa BBAR robusto que se corresponde con el espectro AM 1,5 solar, hemos sido capaces de reducir la reflectancia de la superficie frente a la Iavg = <3% con respecto al funcionamiento 1850nm banda-300. La figura 2 muestra la reflectancia de un típico multi-unión de células solares con y sin recubrimiento AR aplicada.
Modelado ha demostrado que la aplicación de un BBAR de múltiples capas puede resultar en un aumento de 3.5% en el EQE de multi-unión células solares (en 500 veces la concentración), en comparación con el EQE de la misma celda con un V-convencionales capa de AR. Este aumento del rendimiento de la eficiencia de la célula hace posible que las células solares disponibles en el mercado para romper en el 40 a 50% del rango del rendimiento de conversión. Esto es importante ya que este tipo de comportamiento ha sido observado sólo con la construcción de complejos de células solares en el entorno de laboratorio.
De banda ancha, lo que refleja recubrimientos de alta
De banda ancha, capas altamente reflectantes son necesarios para el colector solar y aplicaciones de energía solar concentrador. Por lo general, los materiales metálicos utilizados para obtener alta reflectividad eran de aluminio o de plata. Plata se prefiere para aplicaciones solares debido a su alta reflectividad a pesar de que esta reflectividad cae en las regiones azul y ultravioleta del espectro. Un método bien conocido para mejorar la reflectividad de la plata es "plata mejorado." Consiste en una capa de plata ópticamente gruesa en la que las capas dieléctricas se depositan para mejorar la reflectividad de la plata en el azul (alrededor de 450 nm) de 90% hasta más del 95% .
Convencionales de las capas de plata mejorada requieren una capa de plata entre 100 nm y 600 nm de espesor. Ciencias de la deposición, Inc. (DSI) en Santa Rosa, California ha desarrollado un nuevo recubrimiento llamado EcoWhite Plata (patente pendiente) que utiliza menos plata considerablemente (por lo general, o de 80nm menos) y alcanza una mayor reflectividad en las longitudes de onda azules que las capas de plata tradicionales.
recolección de energía solar depende de que refleja gran parte del espectro solar. El espectro solar a nivel del suelo contiene cantidad significativa de energía en el rango de 350nm a unos 2500 nm. El aumento de la reflectividad en esta región puede aumentar la eficiencia global de un sistema de energía solar.
sistemas de energía solar concentrador uso multi-unión células solares, que, como se mencionó anteriormente, explotar el espectro solar de cerca de 350nm a 1500nm acerca. Debido a los tipos disponibles de los materiales semiconductores, hay una necesidad particular de la reflectividad muy alta en la región de longitud de onda corta de este rango, de alrededor de 350 nm a 450 nm aproximadamente. Si la luz disponible es insuficiente en este rango de longitud de onda, la unión de semiconductores responsable de convertir esta luz se convertirá en polarización inversa, lo que limita la potencia de salida de las uniones otras en serie.
Existe, pues, una necesidad de un recubrimiento reflector de bajo costo que tiene alta reflectividad en el rango de 350nm a 1500nm para la energía solar concentrada aplicaciones fotovoltaicas. recubrimiento de DSI reflector con alta reflectividad se compone de una fina capa de aluminio, seguida por una capa delgada de amortiguamiento, seguido por una fina capa de plata, seguido del recubrimiento y la mejora de las capas. Como se mencionó anteriormente, en relación con los recubrimientos convencionales mayor de plata, el nuevo recubrimiento utiliza menos plata, tiene mayor reflectividad azul y tiene alta durabilidad.
Morales R. Karelis
CI 18089995
ESS secc2
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