Элемент фотопреобразователя

Изобретение относится к устройствам для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую солнечным элементом на основе сенсибилизированных металлооксидных мезоструктур. Элемент фотопреобразователя содержит пластину из проводящего материала, сенсибилизированный диоксид титана, прозрачный элемент с нанесенным проводящим покрытием, при этом сенсибилизированный диоксид титана нанесен на пластину из проводящего материала с обеих сторон и покрыт прозрачным элементом с проводящим покрытием. Изобретение позволяет повысить эффективность элемента фотопреобразователя, удешевив и упростив его производство. 1 ил.

 

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

Известен нанокристаллический сенсибилизированный солнечный элемент на основе диоксида титана (заявка № WO 91/16719, опубл. 31.10.1991 г.) для выработки электричества в условиях прямого солнечного освещения (nanocrystalline dye-sensitized solar cell DSSC), который состоит из нанокристаллического слоя диоксида титана толщиной около 10 мкм, сенсибилизированного молекулами красителя, абсорбирующего световое излучение в диапазоне 400-700 нм. В зависимости от типа использованного сенсибилизатора эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую для DSSC элемента варьируется от 5 до 12%.

Недостатками этого известного технического решения является то, что нанокристаллический сенсибилизированный солнечный элемент имеет значительно меньшую эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую в солнечных элементах или панелях большой площади из-за высокого последовательного сопротивления прозрачного контакта, что выражается в ухудшении вида вольт-амперной (В-А) характеристики, падении величины тока короткого замыкания и фактора заполнения, причем существенные недостатки данного типа солнечных элементов проявляются в случае масштабирования размеров солнечных элементов или солнечной панели в сторону увеличения.

Известен двусторонний солнечный модуль для преобразования световой энергии в электрическую (заявка № PCT/US 2007/009191 от 16.04.2007 г.). В получаемом преобразователе увеличение эффективности фотопреобразователя достигается за счет наличия двух солнечных элементов, расположенных в замкнутом полом внутреннем пространстве и обращенных активными поверхностями друг к другу, в промежуток между которыми и направляется световой поток прямого солнечного излучения. В качестве составных частей модуля использованы солнечные элементы на основе кремния.

Недостатком фотопреобразователя является необходимость направления прямого потока солнечной энергии в полое пространство между двумя элементами двусторонней конструкции. Последнее исключает возможность работы системы в условиях низкой и диффузной освещенности и приводит к принципиальной невозможности ее адаптации к условиям работы внутри помещения.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является солнечная панель, способная к двустороннему приему света, которая может повысить эффективность производства электроэнергии, разработанная корпорацией Asahi Glass Company, Япония (заявка № PCT/JP2011/052778 от 9.02.2011). С помощью двух идентичных односторонних солнечных элементов на основе кремния, освещаемые поверхности которых ориентированы в противоположных направлениях, достигается цель не только повысить количество вырабатываемой электроэнергии, но и уменьшить количество элементов конструкции, что позитивно сказывается на массе и цене конечного изделия. Данная солнечная панель, способная к двустороннему приему света, оснащена тремя стеклянными пластинами и двумя односторонними светопоглощающими ячейками, расположенными между ними.

Основным недостатком данного технического решения является то, что в двусторонней солнечной панели необходимо использовать дополнительные конструкционные решения для обеспечения доступа светового потока к задней стороне солнечной панели, а также недостатком является крайне низкая эффективность в условиях низкой интенсивности освещения, в том числе при работе внутри помещения.

Задачей заявляемого изобретения является создание простого и недорогого элемента фотопреобразователя, способного работать с прямым солнечным светом и рассеянным светом.

Технический результат заключается в увеличении эффективности преобразования энергии светового потока, как при высокой интенсивности излучения, так и при низкой и диффузной освещенности, в том числе внутри помещения.

Технический результат достигается тем, что элемент фотопреобразователя, содержащий пластину из проводящего материала, сенсибилизированный диоксид титана, прозрачный элемент с нанесенным проводящим покрытием, причем сенсибилизированный диоксид титана нанесен на пластину с обеих сторон и покрыт прозрачным элементом с проводящим покрытием.

На чертеже показан возможный вариант осуществления заявляемого способа.

На чертеже показано: прозрачные элементы 1, проводящие покрытия 2, мезоскопические слои диоксида титана 3, пластина из проводящего материала 4. Мезоскопические слои диоксида титана 3 нанесены на проводящую пластину 4 с двух сторон. Каждый из слоев диоксида титана 3 закрыт прозрачным элементом 1 с проводящим покрытием 2.

Элемент фотопреобразователя может быть осуществлен следующим образом:

Элемент фотопреобразователя обычно используют в солнечных элементах для преобразования солнечного излучения и рассеянного света в электрическую энергию. Электрод 4 (пластина из проводящего материала, например титана) покрыта с обеих сторон сенсибилизированным мезоскопическим слоем диоксида титана 3. Сенсибилизированный мезоскопический слой диоксида титана 3 покрыт прозрачным элементом 1 (например, гибкими полимерными прозрачными пленками или стеклом) с проводящим покрытием 2 (например, прозрачным проводящим слоем оксида олова). При этом необходимо отметить, что электрод 4 может быть выполнен в виде многослойной пластины, например, из двух склеенных титановых пластин, что может понадобиться в случае, если на каждую из пластин сенсибилизированный мезоскопический слой диоксида титана 3 наносят отдельно, а потом склеивают. Также мезоскопический слой диоксида титана 3 с прозрачным элементом 1 с проводящим покрытием 2 может быть выполнен в несколько слоев, что может пригодиться в случае, когда требуется извлечь максимум энергии из света, падающего на элемент фотопреобразователя, в данном случае один из вышеупомянутых мезоскопических слоев диоксида титана 3 принимает один спектр падающего света, а другой мезоскопический слой диоксида титана 3 может принимать другой спектр падающего света.

Работа данного элемента фотопреобразователя основана на известных свойствах и физических законах. Главное преимущество заключается в том, что при работе одна из сторон, обычно, обращена к солнцу и воспринимает солнечное излучение, а другая сторона обращена, например, внутрь какого-либо помещения или просто находится на теневой стороне, например, навеса или стены и воспринимает рассеянный свет. При работе пластина из проводящего металла (электрод 4) и прозрачные элементы 1 с проводящими покрытиями 2 воспринимают и солнечный свет и рассеянный, свет за счет чего в сенсибилизированных слоях оксида титана 3 возникают электрические заряды, а во внешней цепи создается ток.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить эффективность элемента фотопреобразователя, удешевив и упростив его производство.

Элемент фотопреобразователя, содержащий пластину из проводящего материала, сенсибилизированный диоксид титана, прозрачный элемент с нанесенным проводящим покрытием, отличающийся тем, что сенсибилизированный диоксид титана нанесен на пластину с обеих сторон и покрыт прозрачным элементом с проводящим покрытием.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гелиоэнергетики, в частности к элементам с концентраторами излучения для получения электрической и тепловой энергии, и может быть использовано при создании высокоэффективных автономных источников электроэнергии. Заявленное устройство с фотоприемным слоем для преобразования солнечной энергии в электрическую содержит, по крайней мере, одну пару подложек, каждая из которых выполнена в виде полосы, при этом, по крайней мере, одна из полос выполнена профилированной с периодическим профилем в ее продольном направлении и переменным профилем - в поперечном направлении, при этом подложки одной пары соединены между собой с возможностью образования профилями, по крайней мере, одного ряда полостей.

Фотогальваническое устройство, содержащее по меньшей мере один фотогальванический элемент (60), содержащий нанесенные на подложку (10) тонкие активные слои (15), при этом указанные активные слои не подвергают сегментированию, и по меньшей мере один статический преобразователь (50), связанный с каждым фотогальваническим элементом (60).

Многопереходный солнечный элемент содержит подложку p-Ge (1), в которой создан нижний p-n переход (2), и последовательно выращенные на подложке нуклеационный слой (3) n-Ga0,51In0,49P, буферный слой (4) n-Ga0,99In0,01As, нижний туннельный диод (5), средний p-n переход (6), содержащий слой тыльного потенциального барьера (7), базовый (9) и эмиттерный (11) слои, а также широкозонное окно (12), верхний туннельный диод (13), верхний p-n переход (14), содержащий слой тыльного потенциального барьера (15), базовый (16) и эмиттерный (17) слои, а также широкозонное окно (18), и контактный n+-подслой (19), Базовый слой (9) среднего p-n перехода (6) включает последовательно выращенные область переменного легирования (8), примыкающую непосредственно к слою тыльного потенциального барьера (7) среднего p-n перехода (9) и область (10) постоянного легирования.

Изобретение относится к способам и устройствам для измерения углов в машиностроении, а также к приборам навигации космических аппаратов. Способ повышения разрешающей способности измерения угловых координат светящегося ориентира по величинам сигналов и порядковым номерам фоточувствительных элементов, расположенных симметрично с заданным угловым шагом относительно некоторой оси, заключается в увеличении скорости изменения сигнала по углу указанных фоточувствительных элементов.

В настоящем изобретении предложены оконные жалюзи для сбора солнечной энергии с регулируемым положением. В оконных жалюзи используются солнечный датчик и амперметр для определения зависимости между углом падения солнечного света и оптимальным расположением солнечного датчика.

Изобретение относится к полупроводниковым структурам, используемым для преобразования солнечного излучения в электрическую энергию. Фотовольтаическая однопереходная структура представляет собой двухслойный компонент p-n гетероперехода a-SiC/c-Si.

Изобретение относится к области солнечной фотоэнергетики, а именно к устройствам для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую. Предложены два варианта двустороннего солнечного фотопреобразователя (ФП), содержащего два идентичных солнечных элемента (СЭ) на основе сенсибилизированных металло-оксидных (МО) мезоструктур, освещаемые поверхности которых ориентированы в противоположных направлениях.

Изобретение относится к области солнечной фотоэнергетики, в частности к устройствам для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую. Предложен тандемный солнечный фотопреобразователь, содержащий два расположенных один под другим солнечных элемента, верхний из которых является металлооксидным солнечным элементом на основе мезоскопического слоя сенсибилизированного металлооксида, а нижний - твердотельным солнечным элементом.

Фотогальваническое устройство, содержащее: набор по меньшей мере из двух фотогальванических элементов (160, 260), промежуточный листовой материал (300), расположенный между каждым фотогальваническим элементом, при этом каждый фотогальванический элемент содержит: два токовых вывода (185, 185'), по меньшей мере один фотогальванический переход (150, 250), токосъемную шину (180, 180'), и соединительные полосы (190, 190'), которые проходят от токосъемной шины до токовых выводов, при этом все токовые выводы расположены с одной стороны.

Изобретение относится к композиции для уменьшения пожелтения и способу получения такой композиции. Композиция состоит из фотоэлектрического устройства, содержащего металлический компонент, поливинилбутирального слоя, расположенного в контакте с указанным металлическим компонентом, и защитной подложки, являющейся второй подложкой, расположенной в контакте с указанным поливинилбутиральным слоем.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензорезисторным датчикам давления на основе тонкопленочных нано- и микроэлектромеханических систем (НиМЭМС) с мостовой измерительной цепью.

Изобретение относится к акустике и предназначено для возбуждения акустических колебаний в газах и жидкостях. Сущность: излучатель содержит теплопроводящую подложку, на рабочей поверхности которой сформированы параллельно расположенные протяженные структуры в виде выступов призматической формы, имеющие легированные поверхностные слои со значительно большей электрической проводимостью, чем подложка.

Изобретение относится к области строительства, а именно к составам комплексных добавок для бетонных смесей и способам их приготовления, и может найти применение при производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций.

Использование: для создания материалов с новыми свойствами и способа обработки поверхности твердого материала с получением на этой поверхности структур с чешуйками субмикронной толщины и микронными размерами и/или с субмикронными трещинами и щелями между упомянутыми чешуйками и/или участками поверхности с характерными субмикронными перепадами по высоте рельефа.

Изобретение относится к области идентификации материальных ресурсов и может быть использовано для маркировки электропроводящих изделий. Способ изготовления и установки невоспроизводимой идентификационной метки на электропроводящем изделии включает нанесение идентификационного номера, информационной сетки и невоспроизводимой матрицы, а также совместное внесение идентификационного номера и невоспроизводимой матрицы в базу данных.

Изобретение относится к очистке тонкодисперсных органических веществ от водорастворимых примесей и может быть использовано в химической, нефтехимической, фармацевтической, пищевой отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу производства наноцемента. Способ производства наноцемента включает совместное измельчение в прессвалковой дробилке портландцементного клинкера, минеральной кремнеземистой добавки, содержащей SiO2 не менее 30 мас.%, и гипсового камня, до фракционного состава, мас.%: 15-25 мм - 10-15; 5-7 мм - 15-20; порошок - 60-75; гомогенизацию полученной смеси в смесителе с принудительным перемешиванием, с последующей ее механохимической активацией в трехкамерной шаровой мельнице до удельной поверхности 300-900 м2/кг с введением в шаровую мельницу полимерного модификатора, содержащего нафталинсульфонат натрия не менее 60 мас.%, с формированием на зернах портландцемента сплошных нанооболочек - капсул толщиной 20-100 нм состава C10H7SO3CaNa при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%: портландцементный клинкер 30,0-90,0, гипсовый камень 0,3-6,0, указанный модификатор 0,5-2,0, указанная кремнеземистая добавка - остальное.
Использование: для детектирования монооксида углерода (угарный газ) в воздухе. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления включает получение нанокристаллических широкозонных полупроводниковых оксидов MeO (SnO2, ZnO, In2O3), получение золей квантовых точек узкозонных полупроводников CdX (X=Se, Те, S) и пропитку оксидов золями квантовых точек с последующей сушкой для формирования гетероконтактов MO/CdX.

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии и диагностическим методам исследования, в частности к интраоперационной визуализации. Осуществляют адресную доставку в патологические очаги конъюгатов наноразмерных антистоксовых фосфоров (НАФ) с молекулами, селективно связывающимися с целевой биоструктурой, подлежащей визуализации.

Изобретение предназначено для аэрокосмической отрасли, оборонной промышленности и обработки твёрдых и сверхтвёрдых материалов. На молекулярный фуллерен С60 или фуллеренсодержащую сажу с добавкой серосодержащего соединения воздействуют давлением от 0,2 до 12 ГПа и температурой от 0 до 2000 oС.
Изобретение относится к области нанотехнологии, а именно к элементам электроники, состоящих из слоев и содержащих наноматериалы в своей конструкции. Технический результат - снижение размеров элементов электроники. Достигается тем, что в элементе электроники, включающем слои материалов с проводящими и непроводящими участками, как минимум, один слой выполнен из металломатричного композита, содержащего 25-75% (объемных) упрочняющих частиц, состоящих из наноалмазов с высоким электрическим сопротивлением и луковичнообразных углеродных наночастиц с низким электрическим сопротивлением, расположенных в порядке, обеспечивающем протекание электрического тока в требуемом направлении. В способе изготовления элементов электроники, состоящем из послойного нанесения требуемых материалов, как минимум, один слой изготавливают из металломатричного композита, получаемого методом механического легирования исходных частиц материала матрицы и 25-75% (объемных) наноалмазных частиц, при этом вначале получают гранулы композиционного материала, затем наносят композиционный материал на предварительно подготовленную технологическую поверхность, осуществляют выравнивание поверхности, затем осуществляют локальный нагрев тех участков, которые должны быть проводящими, до температур, превышающих 1000°C, тем самым трансформируя наноалмазы в луковично-образные углеродные наночастицы. 2 н. и 9 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к устройствам для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую солнечным элементом на основе сенсибилизированных металлооксидных мезоструктур. Элемент фотопреобразователя содержит пластину из проводящего материала, сенсибилизированный диоксид титана, прозрачный элемент с нанесенным проводящим покрытием, при этом сенсибилизированный диоксид титана нанесен на пластину из проводящего материала с обеих сторон и покрыт прозрачным элементом с проводящим покрытием. Изобретение позволяет повысить эффективность элемента фотопреобразователя, удешевив и упростив его производство. 1 ил.

Наверх