Перспективные СБ для межпланетных (и не только) аппаратов

Автор Mexannik, 15.04.2008 20:57:05

« предыдущая - следующая »

0 Пользователей и 1 гость просматривают эту тему.

Iltis

ЦитатаДа вообще-то давным-давно и куда больше имеют. До 37% и выше. Около 28% Спектролаб даже кремний предлагает.

хм.. узнал много нового.  
придется разделить мух от котлет.
37% и выше..... верно но...... существующий  рекорд   - 40.7% поставлен в NREL (national renewable research laboratory). Но  НЕ для космичесикх СБ, а для наземных (отличаются другим спектральным регионом и особенностями структуры), кроме того эта эффектичность для солнечной концентрации в 500 солнц. Т.е. Требует оптического концентратора (линза Френеля или параболическое зеркало).

Кремний  с 28% ?? - нет такого. Это практически теоретический лимит, который недостижим (зеленая кривая на графике).



Да с помощью всяких технологических трюков (см. мой пост выше) можно достичь многого, но 28% еще нигде не публиковалось. не говоря от серийном производстве.

В категории 3-каскадных СБ, SPL имеет 1 место в мире.  Кстати у них есть на страничке короткое упоминание о цене за ватт - 250-300 USD.

Цитатафишка в том, что получаемые фотоэлементы имеют довольно сильный разброс по параметрам (в одной из статей видел график).
Т.е. в партии "выпеченных" фотоэлементов КПД может варьироваться от, скажем, 28 до 35% - с максимум около 31% (все цифры условные). Причём хвост распределения жиденький, из партии в 1000 пластинок КПД > 34 будут иметь два-три десятка.

да разброс есть, но не такой. +/- 1.5%  и не более.
если речь идет о номинальном значении в 28% , это означает максимум распределения.  Далее при монтаже  CБ в стринги (не знаю есть ли русский эквивалент) надо сортировать СБ, так чтобы в одной линии были СБ с подходящими значениями  Isc. Но это стандарт и было всегда , независимо от материала СБ.

Цитататеоретически разумный предел - что-то 7 или 10... причём "последние" слой добавляют уже совсем небольшую долю КПД, так что по совокупности целесообразность не очень очевидна.

в настоящее время технологическая реализуемость этого очень сомнительна (мягко говоря).  При количестве слоев уже в 3х каскадной  СБ  около 30, можно себе представить структуру 7-каскадной :)


ЦитатаДля космических применений вот такой отбор "хвоста" и делают - ессно, они еще и поэтому дороже "среднекоммерческих

Вы удивитесь, отбора хвоста не делают, 28% это действительно  честные цифры. причем в зависимости от налаженности процесса может быть и лучше.  
Почему они тогда идут как 28%, а не скажем 30% ?
тут есть такой аспект называемый flight heritage . Это означает "наличие опыта в космосе". совсем новый тип СБ мало кто захочет  ставить - слишком велик риск (страховые компании играют тут не последнюю роль), а если уже проверенные приборы , пусть даже и с худшими параметрами - можно. Это не говоря уже о необходимой квалификации (там всяких тестов дофига).

А применять же такие СБ на земле - нет смысла. Они не годятся, из за "настройки" на другой спектр.

Fakir

Цитата37% и выше..... верно но...... существующий  рекорд   - 40.7% поставлен в NREL (national renewable research laboratory). Но  НЕ для космичесикх СБ, а для наземных (отличаются другим спектральным регионом и особенностями структуры), кроме того эта эффектичность для солнечной концентрации в 500 солнц.

Хм... однако помнилось мне, что 37% - именно что для АМ0, вот с концентратором - да, скорее всего.
Сейчас покопаюсь, может, найду цифирь или близкую...

ЦитатаКремний  с 28% ?? - нет такого. Это практически теоретический лимит, который недостижим (зеленая кривая на графике).

Точно. Перемкнуло. Глянул двухлетней давности спектролабовские pdf-ки - 28 это у них тройные были, кремниевые до 15 недотягивали.


Цитатада разброс есть, но не такой. +/- 1.5%  и не более.

Ну вот  у меня лежит выдернутая из какой-то статьи 2001 г. картинка - подписи нет, к сожалению, но на самой картинке след. врезка: Production Triple-Junction Cells
Area = 29.93 cm
17124 yielded cells total >21.6%
Average yielded efficiency at 2.21 V = 24.7%

На самой картинке - эдакий "максвелл наоборот". Т.е. вправо от максимума спадает сильно быстрее, чем слева.

Максимальный присутствующий на графике КПД - 25.8.
Ему соответствуют примерно 250 пластин из суммарных 17 тысяч.

Т.е. с цифрами я по памяти, возможно, наврал (о чём и предупредил сразу - цифры условные :) ), но тут разброс получается - от 21.6 до 25.8.

Цитатаесли речь идет о номинальном значении в 28% , это означает максимум распределения.  

В данном случае вы что понимаете под максимумом? Максимум именно распределения, или максимально достигаемые величины, куда хвост дотягивается?

Цитатав настоящее время технологическая реализуемость этого очень сомнительна (мягко говоря).  При количестве слоев уже в 3х каскадной  СБ  около 30, можно себе представить структуру 7-каскадной :)

Страшновато, но можно :) Пуркуа бы не па :)
4-хкаскадными как минимум с 2001 баловались :)




ЦитатаВы удивитесь, отбора хвоста не делают, 28% это действительно  честные цифры. причем в зависимости от налаженности процесса может быть и лучше.  

Действительно, удивлён :)
А кто/что мешает делать? Вроде бы более чем логично.

И каков источник что - не делают?
Я сейчас утверждать не стану, мог забыть, но вроде бы (вроде бы) попадалось именно про отбор.

ЦитатаА применять же такие СБ на земле - нет смысла. Они не годятся, из за "настройки" на другой спектр.

Ну что значит не годятся - работать-то будут и под АМ1, и под АМ1,5, куда денутся, ну КПД будет пожиже чуток :)

Кстати, я с ходу не соображу - а как её толком под спектр-то настраивать вообще? Пытаться подобрать слои с отличающейся на доли эВа запрещённой зоной? А оно того стоит - так подгонять?

Iltis

ЦитатаНа самой картинке - эдакий "максвелл наоборот". Т.е. вправо от максимума спадает сильно быстрее, чем слева.
Максимальный присутствующий на графике КПД - 25.8.

форма верна, на практике именно так, а почему так - хз.
кпд 25,4 % скорее всего от того что график 2001 года....

ЦитатаДействительно, удивлён  
А кто/что мешает делать? Вроде бы более чем логично.
И каков источник что - не делают?
Я сейчас утверждать не стану, мог забыть, но вроде бы (вроде бы) попадалось именно про отбор.

почему не делают? делают. только при всяком заказе есть спецификация согласно которой продукт должен иметь определенные свойства.   :)   так что сильно не высунешься.  кроме того , есть определенная консервативность   - если все так хорошо, то  прочему раньше не было? продукт то тот же..... а если новый, то квалификация, flight heritage и тд........это унылая песня  - новые разработки :)

ЦитатаВ данном случае вы что понимаете под максимумом? Максимум именно распределения
именно Максимум именно распределения.

ЦитатаКстати, я с ходу не соображу - а как её толком под спектр-то настраивать вообще? Пытаться подобрать слои с отличающейся на доли эВа запрещённой зоной? А оно того стоит - так подгонять?

ок, каждый пн переход  сделан для своего спектрального диапазона и генерит ток в зависимости от соот. освещенности в этом спектральном диапазоне.  при этом ток в СБ определяется наименьшим током. как правило это или верхний или средний переход , т.к. нижний германиевый очень генерит  очень много ( большой активный "объем").  чтобы  СБ работала эффективно надо чтобы токи верхнего (InGaP) и среднего (InGaAs) были равны. Т.е. надо подбирать толщины  слоев в зависимости от особенностей спектра освещения.    В космических СБ более важным параметром являются не начальные параметры (BOL = begining of live) , а кконечные, соотв. скажем 15 годам работы на орбите (EOL= end of life).  ПРи этом за счет излучения СБ деградирует и разные материалы т.е. и переходы деградируют по разному . поэтому учитывается как будет выглядеть current mismatch при EOL и исходя из этого подбирать толщины .
Для наземных применений понятие радиационной стойкости смысла не имеет.

для наземных применений особенной темой являются  туннельные диоды разделяющие отдельные пн переходы (для ориентации: кпд 35%  при 500 кратной концентрации означает порядка 7 ампер/см2).
а ток Isc у 28% космической СБ  при АМ0 всего лишь  16 mA/cm2.

это все в рамках 3каскадных батарей. игра с запрещенными зонами только для одного типа батарей дейтвительно бессмысленно   - различие  АМ0 и АМ1.5 не так велико.

Fakir

Хм... то есть вся или почти вся игра только за счёт толщины слоёв? Т.е. фактически добровольно часть света, которая в принципе могла бы быть поглощена данным материалом, "пропускается" сквозь него из соображений оптимизации по току всей конструкции?

Iltis

очень грубо говоря, да, но на самом деле там уравнение с многими неизвестными. делать пн переходы очень тослтыми тож нехорошо - увеличивается вероятность рекомбинации, плюс  последовательное сопротивление, ну и тд. кроме того наверно можно еще играть с профилями пн -переходов.  с технологической точки зрения 3хкаскадная СБ  это пилотаж весьма высокго класса.

если амбиции не очень большие, то такой путь (играть толщинами) самый простый. так из 28% АМ0 оптимированной структуры можно сдеать 35% АМ1.5 оптимированную. Выше вроде не получается - нужно использовать  более широкий спектр.

**тут картинку нельзя аплоадить? а то я бы залил иллюстрацию  (в инете такой не нашел).


технологическое "удобство" нонешних летающих  3каскадных ФЭП в том, что  слои ненапряженные, т.е. кристаллические решетки имеют одинаковый длину ->  вероятность генерации дефектов во время роста меньше чем если б слои были напряженными. Но и с последними
и СБ должны быть лучше. По крайней мере рекорд 40.7%  показан именно на lattice-MISmatched структурах.

Fakir

Мда... в таком разрезе старые схемы с "пространственным разделением" спектра начинают казаться более симпатичными... Поглощай всё, что можешь, не думая ни о токовом балансе, ни о проблемах туннельного перехода.

А картинки тут аттачить нельзя никак, увы. Только ссылки на картинку, в другом месте положенную, выкладывать :(

Iltis

у меня тут нашелся handbook of photovoltaik science and engineering,  в пдф. в нем есть глава space solar cells and arrays с историей развития этих самых cells and arrays. история правда однобокая т.к. охватывает только американские СБ (даже европа почти  совсем забыта, хотя  именно европейцы были в свое время номером 1  на рынке кремнивых СБ). ну и сама книга 2003 года, т.е. без новейших разработок.

глава невелика  - 700 кб, могу, если кто хочет,  залить по емайлу с условием при наличиии общественного интереса выложить в общий  доступ.

Fakir

Да, интересно было бы посмотреть, да и вообще иметь книжку в хозяйстве :)
Вопрос только, где её выложить... Наверное, имеет смысл, скажем, к Филасу (Filas, http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/profile.php?mode=viewprofile&u=1065 ) обратиться - он небольшую библиотеку техн. литературы на своём сайте держит ( http://www.filas.ru/ ), полагаю, охотно выложит.


И/или попробуйте отписаться здесь :)
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=8552&start=60

Iltis

не , мне лень.  :(
если есть энтузиаст - скину.

ходить, звонить,[/size] просить, аплоадить куда-то ..... ну я ж не автор который напечататься хочет.

извиняюсь за невежливость. но инету дома нету, а с работы  не  буду.

Fakir

Ну так скиньте мне на мыло, или товарищу Филасу - я же прямую ссылку на профиль дал :)
А как не лень-то? Ваши пожелания? :)