Двусторонние солнечные элементы

Двусторонняя солнечная установка

Вертикальные солнечные панели , ориентация с востока на запад, с двусторонними модулями недалеко от Донауэшингена, Германия .

См. Также: Агровольтаика

Выходная мощность вертикальной двусторонней солнечной батареи по сравнению с выходной мощностью солнечной батареи, обращенной на юг

  Вертикальный двусторонний

  Солнечная батарея на южной стороне

Двусторонний солнечный элемент (BSC) — это любой фотоэлектрический солнечный элемент , который может производить электрическую энергию при освещении любой из его поверхностей, передней или задней. Напротив, односторонние солнечные элементы производят электрическую энергию только тогда, когда фотоны падают на их лицевую сторону. Двусторонние солнечные элементы могут использовать альбедо -излучение, что полезно в тех случаях, когда много света отражается от поверхностей, таких как крыши. Эта концепция была представлена ​​как средство увеличения выработки энергии в солнечных элементах. Эффективность солнечных элементов, определяемая как отношение падающей световой мощности к вырабатываемой электрической мощности под одним или несколькими солнцами (1 солнце = 1000 Вт/м). ² ), измеряется независимо для передней и задней поверхностей двусторонних солнечных элементов. Коэффициент двусторонности (%) определяется как отношение задней эффективности к передней эффективности при одинаковом освещении.

Подавляющее большинство солнечных элементов сегодня изготовлено из кремния (Si). Кремний является полупроводником , и поэтому его внешние электроны находятся в интервале энергий, называемом валентной зоной , и полностью заполняют энергетические уровни этой зоны. Выше этой валентной зоны находится запрещенная зона или запрещенная зона энергий, внутри которой не может существовать ни один электрон, а еще выше мы находим зону проводимости . Зона проводимости полупроводников почти пуста от электронов, но именно здесь электроны валентной зоны найдут пристанище после возбуждения поглощением фотонов. Возбужденные электроны обладают большей энергией, чем обычные электроны полупроводника. Электропроводность кремния, описанного до сих пор и называемого собственным кремнием, чрезвычайно мала. Введение примесей в кремний в виде атомов фосфора приведет к появлению дополнительных электронов, расположенных в зоне проводимости, что придает кремнию n-типа проводимость, которую можно создать путем изменения плотности атомы фосфора . В качестве альтернативы, примесь атомами бора или алюминия придает кремнию p-типа проводимость, которую также можно сконструировать. Эти атомы примеси вытягивают электроны из валентной зоны, оставляя в ней так называемые «дырки», которые ведут себя как виртуальные положительные заряды.

Солнечные элементы Si обычно легируются бором, поэтому ведут себя как полупроводники p-типа и имеют узкую (~ 0,5 микрона) поверхностную область n-типа. так называемый pn-переход Между областью p-типа и областью n-типа образуется , в котором образуется электрическое поле, разделяющее электроны и дырки: электроны в сторону области n-типа на поверхности и дырки в сторону область p-типа. При освещении генерируется избыток электронно-дырочных пар, поскольку возбуждается больше электронов. Таким образом генерируется фототок, который извлекается металлическими контактами, расположенными на обеих гранях полупроводника. Пары электрон-дырка, генерируемые светом, падающим за пределы pn-перехода, не разделяются электрическим полем, и, таким образом, пары электрон-дырка в конечном итоге рекомбинируют, не создавая фототока. Роли p- и n-областей в клетке могут меняться местами. Соответственно, односторонний солнечный элемент производит фототок только в том случае, если освещена грань, где образовался переход. Вместо этого двусторонний солнечный элемент спроектирован таким образом, что элемент будет производить фототок, когда освещается любая сторона, спереди или сзади.

BSC и модули (массивы BSC) были изобретены и впервые произведены для применения в космосе и на Земле в конце 1970-х годов, а к 2010-м годам они стали основной технологией солнечных батарей. Предполагается, что к 2030 году он станет ведущим подходом к производству фотоэлектрических солнечных элементов благодаря продемонстрированным преимуществам по сравнению с односторонними вариантами, включая повышенную производительность, универсальность и снижение воздействия загрязнения.

История двустороннего солнечного элемента

Изобретение и первые устройства

Первые двусторонние солнечные элементы в КЭС-УПМ (конец 1970-х). Одиночный BSC, задняя сторона которого отражается в зеркальных стенах.

Кремниевый солнечный элемент был впервые запатентован в 1946 году Расселом Олом во время работы в Bell Labs и впервые публично продемонстрирован в том же исследовательском институте Кэлвином Фуллером , Дэрилом Чапином и Джеральдом Пирсоном в 1954 году; однако эти первые предложения представляли собой монофациальные ячейки и не были предназначены для активной задней поверхности. Первый двусторонний солнечный элемент, теоретически предложенный, содержится в японском патенте с приоритетной датой 4 октября 1960 года, выданном Хироши Мори, когда он работал в компании Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha (на английском языке Hayakawa Electric Industry Co. Ltd.), которая позже была разработана. в нынешнюю корпорацию Sharp . Предложенная ячейка представляла собой двухпереходную pnp-структуру с контактными электродами, прикрепленными к двум противоположным краям.

Однако первые демонстрации двусторонних солнечных элементов и панелей были проведены в рамках советской космической программы на «Салют-3» (1974 г.) и «Салют-5 » (1976 г.) на околоземной орбите военных космических станциях . Эти двусторонние солнечные элементы были разработаны и изготовлены Bordina et al. во ВНИИТ (Всесоюзный научно-исследовательский институт источников энергии) в Москве, который в 1975 году стал российским производителем солнечных батарей «КВАНТ». В 1974 году эта группа подала патент США, в котором были предложены клетки в форме мини-параллелепипедов максимального размера 1 мм × 1 мм × 1 мм, соединенных последовательно так, чтобы на 1 см приходилось 100 клеток. ² . Как и в современных БСК, они предложили использовать изотипические соединения pp. ⁺ близко к одной из светопринимающих поверхностей. В «Салюте-3» установлены небольшие экспериментальные панели с общей поверхностью ячеек 24 см. ² продемонстрировал увеличение выработки энергии за один оборот спутника благодаря альбедо Земли до 34% по сравнению с односторонними панелями того времени. Выигрыш 17–45% за счет использования двусторонних панелей (0,48м ² – 40W) была зафиксирована во время полета космической станции «Салют-5».

Одновременно с этими российскими исследованиями, по другую сторону « железного занавеса» , Лаборатория полупроводников Школы телекоммуникационной инженерии Мадридского технического университета , возглавляемая профессором Антонио Луке , самостоятельно осуществляет широкую исследовательскую программу, направленную на развитие промышленного производства. Возможные двусторонние солнечные элементы. В то время как патент Мори и прототипы космического корабля ВНИИТ-КВАНТ были основаны на крошечных ячейках без поверхностной металлической сетки и, следовательно, сложно связанных между собой, больше в стиле микроэлектронных устройств, которые в то время только зарождались, Луке подаст два испанских патента в 1976 году и 1977 г. и один в США в 1977 г., которые были предшественниками современных двусторонних аппаратов.

Патенты Люке были первыми, в которых были предложены BSC с одной ячейкой на кремниевую пластину, как это было к тому времени в случае односторонних ячеек и так продолжается до сих пор, с металлическими решетками на обеих поверхностях. Они рассматривали как структуру npp+, так и структуру pnp. Разработка BSC в Лаборатории полупроводников проводилась тройным подходом, в результате которого были написаны три докторские диссертации, авторами которых были Андрес Куэвас (1980), Хавьер Эгурен (1981) и Хесус Санградор (1982), причем первые две имели докторскую степень Луке. советником, а третий проводил доктор Габриэль Сала из той же группы. Диссертация Куэваса заключалась в создании первого из патентов Луке, патента 1976 года, который из-за своей структуры npn, аналогичной структуре транзистора, был назван «трансячейкой». Диссертация Эгурена касалась демонстрации второго патента Луке 1977 года с АЭС. ⁺ допинг-профиль, с пп ⁺ соединение изотипов рядом с задней поверхностью ячейки, создавая то, что обычно называют полем задней поверхности (BSF) в технологии солнечных элементов. Эта работа уступила место нескольким публикациям и дополнительным патентам.

В частности, положительный эффект от снижения p-легирования в базе, где снижение напряжения на эмиттерном переходе (переднем pn-переходе) компенсировалось увеличением напряжения на заднем изотипическом переходе, в то же время обеспечивая более высокую диффузионную длину неосновных носителей, что увеличивает выходной ток при двустороннем освещении. В диссертации Санградора и третьем пути развития Мадридского технического университета был предложен так называемый вертикальный многопереходный солнечный элемент с боковой подсветкой, в котором p ⁺ пп ⁺ когда они сложены друг на друга, соединены последовательно и освещены по краям, это высоковольтные элементы, которым не требуется поверхностная металлическая решетка для извлечения тока. В 1979 году Лаборатория полупроводников стала Институтом солнечной энергии (IES-UPM), который под руководством Люке продолжал интенсивные исследования двусторонних солнечных элементов вплоть до первого десятилетия 21 века, добившись замечательных результатов. Например, в 1994 году два бразильских аспиранта Института солнечной энергии Адриано Мёлеке и Изете Занеско вместе с Люке разработали и произвели двусторонний солнечный элемент, обеспечивающий 18,1% на передней стороне и 19,1% на задней стороне; рекордная двусторонность 103% (на тот момент рекордная эффективность для однофациальных клеток была чуть ниже 22%).

• 
  Первая страница патента Мори 1966 года. На рис. 1. p-слои (2-2'), диффундирующие с трех сторон объемного кремния n-типа (1). Электроды на обоих краях соединяют p(4) и n(3) области с электрической цепью. На рис. 3. ячейки соединены последовательно.
• 
  Рисунок на патенте Бордины 1976 года. Миллиметровые параллелепипедические двусторонние солнечные элементы, соединенные последовательно. В каждой мини-ячейке объемный материал имеет p-тип. Пунктирные линии — pn-переходы, пунктирные — изотип pp. ⁺ . Диагональные линии слева направо — металлические электроды, а диагональные линии справа налево — изоляционный наполнитель. 100 клеток/см ² .
• 
  Чертежи в патенте Луке ES458514A1 АЭС 1978 г. ⁺ двусторонний солнечный элемент. (а): слой n-типа; (б): металлические сетки; (с): р ⁺ -типовой слой; (d) пластина p-типа]]

Первый завод по производству двусторонних солнечных батарей: Isofoton

1982 - На первом заводе Isofoton в Малаге Эгурен (технический директор) держит один из произведенных двусторонних модулей, а Луке показывает измеренный ток из-за альбедо побеленной стены.

Завод по производству двусторонних солнечных батарей в Ното (Сенегал), 1988 г. – пол покрашен в белый цвет для повышения альбедо.

Из трех подходов к разработке БСК, реализуемых в Институте солнечной энергии, это была диссертация Эгурена: АЭС ⁺ , тот, который дал наилучшие результаты. С другой стороны, было обнаружено, что двусторонние солнечные элементы могут производить на 59% больше энергии в год, если они установлены с белой поверхностью сзади, что усиливает отраженное солнечное излучение ( альбедо- излучение), попадающее на заднюю поверхность элементов. Можно было бы ожидать, что этот вывод произойдет легче в Испании, где дома, особенно сельские, на юге, часто белят . Таким образом, на базе АЭС была основана дочерняя компания по производству двусторонних солнечных элементов и модулей. ⁺ развития, чтобы в коммерческих целях эксплуатировать их повышенную выработку энергии при правильной установке с поверхностями с высоким альбедо позади, будь то земля или стены.

Основанная в 1981 году, она получила название Isofoton (поскольку ее ячейки использовали исключительно все изотропные фотоны) и располагалась в Малаге , родном городе Луке. Первоначальный капитал поступил от семьи и друзей (например, от большинства сотрудников и научных сотрудников Института солнечной энергии), а также от некоторого государственного капитала из фонда промышленного развития SODIAN, принадлежащего Андалузскому автономному сообществу . Компания отправилась в путь с 45 акционерами, Луке в качестве первого председателя и со-генерального директора, вместе со своим братом Альберто, опытным промышленным предпринимателем, и Хавьером Эгуреном в качестве технического директора . Эгурен и Сала руководили передачей технологий из Института солнечной энергии в Isofoton. К 1983 году производственная мощность завода Isofoton в Малаге составляла 330 кВт/год. двусторонних модулей (чистой численностью 15 человек) в то время, когда мировой рынок фотоэлектрических систем находился в пределах 15 МВт. В то время рынок наземных фотоэлектрических электростанций, на который компания Isofoton ориентировала свою продукцию, по существу состоял из демонстрационных проектов. Таким образом, первыми вехами производства Isofoton были электростанция мощностью 20 кВт в Сан-Агустин-де-Гуадаликс , построенная в 1986 году для Ибердролы , а также автономная установка мощностью 20 кВт к 1988 году в деревне Ното-Гуйе-Диама ( Сенегал ), финансируемая испанской международной организацией . программы помощи и сотрудничества .

По мере взросления Isofoton ее ранняя структура акционеров, состоящая из частных лиц, была заменена крупными технологическими и инжиниринговыми корпорациями, такими как Abengoa или Alcatel , или такими банками, как BBVA . После того, как Alcatel стала основным акционером в 1987 году, было принято решение переключить производство на более традиционные односторонние фотоэлектрические элементы, основанные на лицензированной технологии американского производителя фотоэлектрических систем Arco Solar. Это означало конец Isofoton как первого в мире и до тех пор единственного двустороннего фотоэлектрического элемента. производитель ячеек. Тем не менее, Isofoton продолжала успешно продвигаться вперед и в период с 2000 по 2005 год стабильно входила в десятку крупнейших мировых производителей фотоэлектрических систем. В 2015 году она подала заявление о банкротстве, когда, как и почти все другие европейские и западные производители фотоэлектрических систем того времени, не смогла противостоять конкурентному давлению новой волны китайских производителей фотоэлектрических систем.

Дальнейший прогресс до массового производства

Прогноз мирового рынка технологии двусторонних солнечных элементов в соответствии с Международной дорожной картой фотоэлектрических технологий (ITRPV) – 11-е изд., апрель 2020 г.

Однако, помимо Isofoton, некоторые другие производители фотоэлектрических систем, специализирующиеся на космических приложениях, сообщили о разработках BSC в лабораторных масштабах, таких как COMSAT в 1980 году, Solarex в 1981 году или AEG Telefunken в 1984 году. В конце 1980-х и 1990-х годах продолжались исследования и совершенствование технологии двусторонних солнечных элементов. В 1987 году Джагер и Хезель из ISFH (Института исследований солнечной энергии в Хамельне) успешно разработали новую конструкцию BSC, основанную на единственном переходе n. ⁺ p, в котором задний контакт был заменен металлической сеткой, а все интерметаллические поверхности были пассивированы PECVD , выращенным нитридом кремния , что привело к 15% и 13,2% при передней и задней подсветке соответственно. Таким образом, эти устройства представляли собой передний переход «Металл-изолятор-полупроводник-инверсионный слой» (MIS-IL). Десять лет спустя та же исследовательская группа заменила этот МДП-слой диффузным pn-переходом для производства лабораторных устройств BSC с передней эффективностью 20,1% и задней эффективностью 17,2%. В 1997 году Глунц и др. из Института солнечных энергетических систем Фраунгофера произвели n ⁺ пн ⁺ 4 см ² устройства с эффективностью преобразования 20,6% спереди и 20,2% сзади. Это была ячейка с двойным переходом (один из переходов не был подключен или «плавал») с металлической сеткой только на задней поверхности, т.е. работал с солнечным BSC со встречно-штыревыми контактами (IBC), а плавающий передний переход выполнял функцию пассивации. К 1997 году компания SunPower , которая к тому времени производила солнечные элементы с самым высоким КПД за счет конструкции с задним контактом, опубликовала исследование группы под руководством ее основателя Ричарда Свонсона о BSC с задним контактом с передним КПД 21,9% и задним КПД 21,9%. 13,9%. Была произведена серия прототипов ячеек и модулей, но так и не доведена до массового производства.

В настоящее время, когда стоимость фотоэлектрических модулей была почти единственным фактором, способствующим более широкому использованию солнечной электроэнергии – как это происходило с тех пор – и, несмотря на их привлекательность и большие исследовательские усилия, дополнительная сложность BSC препятствовала их внедрению в крупных масштабах. масштабное производство, которого раньше достигала только компания Isofoton. Были предложены и продемонстрированы нишевые приложения, в которых БББ представляли конкурентные преимущества, вплоть до привлечения некоторых пилотных производств. Например, солнцезащитные двусторонние фотоэлектрические модули на фасадах или навесах для автомобилей. Знаменитой демонстрацией применения была демонстрация Nordmann et al. в 1997 году он состоял из фотоэлектрического шумозащитного барьера мощностью 10 кВт вдоль 120-метрового участка автомагистрали А1, ориентированного с севера на юг, в Валлизеллене (к северу от Цюриха). Здесь элементы BSC были изготовлены немецкими компаниями ASE (позже RWE Schott Solar GmbH) и Kohlhauer на основе системного патента TNC Energie Consulting, и с тех пор это применение было широко тиражировано.

На рубеже тысячелетий вновь начали прокладываться пути к промышленному производству ячеек и модулей BSC. В 2000 году японский производитель Hitachi опубликовал результаты своих исследований BSC с еще одним транзистороподобным n-образным элементом. ⁺ пн ⁺ элемент с КПД спереди 21,3% и сзади 19,8%. К 2003 году Hitachi разработала модульную технологию BSC, лицензия на которую в 2006 году была передана американской компании Prism Solar. В 2004 году группа под руководством профессора Эндрю Блейкера из Австралийского национального университета опубликовала свои первые результаты по так называемой технологии Sliver BSC, которая использовала путь проектирования, ранее предложенный Мори, а также реализованный IES-UPM Санградором и Салой. то есть стопка двусторонних ячеек, соединенных по бокам, не требующая металлических сеток, однако к тому времени с использованием более совершенных средств, с помощью которых тысячи ячеек были микрообработаны из одной кремниевой пластины p-типа. Позже технология была передана компании Origin Energy , которая планировала к 2008 году крупномасштабное производство для австралийского рынка, но в конечном итоге этого так и не произошло из-за ценового давления со стороны китайской конкуренции. В 2012 году Sanyo (позже приобретенная Panasonic ) успешно запускает промышленное производство двусторонних фотоэлектрических модулей на основе своей технологии HIT (гетеропереход с внутренним тонким слоем) . К 2010 году ECN опубликует результаты своего исследования BSC, основанного на классическом на тот момент методе p. ⁺ пп ⁺ Поле задней поверхности BSC. Эта технология, получившая название n-PASHA, к 2012 году была передана ведущему китайскому производителю фотоэлектрических систем Yingli, который начал коммерциализировать ее под торговой маркой Panda. В то время Yingli был производителем фотоэлектрических систем №1, на долю которого приходилось 10% мировых поставок, и эту передачу технологии через ECN можно считать важной вехой на пути к окончательному взрослению BSC, в котором технология подхватывается затем могущественные китайские производители, ответственные за резкое снижение цен на фотоэлектрические системы с начала 2010-х годов.

К 2020 году в каталоге солнечных компаний ENF Solar насчитывается 184 производителя двусторонних солнечных панелей, и, согласно Международной технологической дорожной карте для фотоэлектрических систем, они будут занимать 20% доли общего фотоэлектрического рынка, и прогнозируется, что эта доля вырастет до 70. % к 2030 году. Оглядываясь назад на историю развития BSC, кажется очевидным, что полная индустриализация односторонних фотоэлектрических солнечных элементов и развитие их ныне быстро развивающегося рынка были необходимым условием для того, чтобы BSC стали следующим шагом в развитии Технология фотоэлектрических солнечных батарей, рынок солнечной энергии и промышленность, которые, таким образом, могут максимально использовать преимущества ее производительности.

Современные двусторонние солнечные элементы

Несколько углубленных обзоров двусторонних солнечных элементов и их технологических элементов охватывают современное состояние дел. В них кратко излагаются наиболее распространенные конструкции BSC, продаваемые в настоящее время, а затем дается обзор их технологических аспектов.

Типы BSC на рынке

В настоящее время на фотоэлектрическом рынке доступны различные двусторонние фотоэлектрические модули с различной архитектурой BSC. К ним относятся пассивированный задний контакт эмиттера (PERC), пассивированный задний эмиттер с локальной диффузией (PERL), пассивированный задний эмиттер с полной диффузией (PERT), гетеропереход с внутренним тонким слоем (HIT), встречно-штыревой задний контакт (IBC).

ПЕРТ

• КПД: 19,5–22% (спереди), 17–19% (сзади)
• Двусторонность: 80–90%
• В основном коммерциализируется (например, Yingli , Trina , LG ) на пластинах c-Si n-типа из-за более длительного срока службы носителей, чем у p-типа, и отсутствия бора в основном материале, что позволяет избежать светоиндуцированной деградации (LID).

ПЕРЛ

• Эффективность: 19,8% (спереди)
• Двусторонность: 80–90%
• В основном на основе пластины c-Si p-типа.
• Бор локально диффундирует в контактные зоны на задней стороне.

МИНУТА

• КПД: 19,4–21,2 % (спереди), 16,7–18,1 % (сзади)
• Двусторонность: 70–80%
• В основном коммерциализированы (например, JA Solar , LONGi , Trina ), например, на пластине c-Si p-типа.

МДС

• Эффективность: 23,2%
• Двусторонность: 70–80%
• В основном на основе пластины c-Si n-типа.
• Нет контакта металлической сетки на лицевой стороне.

УДАРЯТЬ

• Эффективность: 24,7%
• Двусторонность: 95–100%
• В основном коммерциализируется (например, Panasonic , Hanergy ) на пластинах c-Si n-типа.

Технологические аспекты

Кремниевые пластины традиционно использовались в качестве подложек клеток, хотя были предложены и проверены и другие материалы. Толщина подложки оказывает существенное влияние на стоимость материала; более тонкие пластины означают экономию, но в то же время они усложняют и увеличивают затраты на обработку или снижают производительность. Кроме того, более тонкие подложки могут повысить эффективность за счет уменьшения объемной рекомбинации .

В то время как односторонним клеткам требуется только один этап диффузии при формировании единственного pn-перехода, для БСК требуются два pn-перехода с разными легирующими добавками , что увеличивает количество высокотемпературных процессов в производстве и, следовательно, его стоимость. Совместная диффузия - один из вариантов упрощения этого процесса, заключающийся в предварительном осаждении и легировании бора и фосфора на обеих сторонах клетки одновременно; однако необходимо контролировать отсутствие перекрестного допинга. Другой вариант экономии средств — создание pn-переходов с использованием ионной имплантации вместо диффузии.

Как и в односторонних ячейках, передние контакты в ячейках BSC в основном напечатаны серебряной трафаретной печатью, которая из-за содержания серебра становится одним из важных элементов стоимости. Проводятся исследования по замене серебряных контактов с трафаретной печатью на контакты с медным покрытием, TCO или алюминиевые. Однако на данный момент наиболее целесообразным было уменьшить количество пасты для трафаретной печати за счет использования солнечных элементов без передних шин с очень тонкими контактными проводами.

В БСК рекомбинация на границе раздела металл-полупроводник на задней поверхности уменьшена по сравнению с односторонними ячейками из-за того, что первые ограничивают этот интерфейс границей металлической сетки задней поверхности. Однако пассивация кремниевых поверхностей по-прежнему необходима, и ее площадь увеличивается за счет площади задней поверхности. И снова цель состоит в том, чтобы снизить температуру производственных процессов. Традиционно пассивацию получали термическим окислением ( SiO ₂ ); однако для этого требуется температура более 1000°C. В настоящее время пассивация поверхности кремния достигается путем нанесения нитрида кремния ( SiN _x ) на обе стороны элемента посредством плазменно-усиленного химического осаждения из паровой фазы ( PECVD ), для которого требуется температура 400°C. Более низкие температуры осаждения ~225°C могут быть достигнуты путем пассивации гидрогенизированным аморфным кремнием a-Si:H.

Параметры производительности двусторонних солнечных батарей

Эффективность БСК обычно определяют путем независимых измерений эффективности передней и задней сторон под одним солнцем. Иногда BSC характеризуется эквивалентной эффективностью, определяемой как эффективность односторонней ячейки, способной передавать ту же мощность на единицу площади, что и двусторонняя ячейка, в тех же условиях испытаний. Альтернативно, эквивалентная эффективность определяется как сумма эффективности передней и задней стороны, взвешенная по относительным количествам излучения с обеих сторон.

Другим связанным параметром является коэффициент двусторонности, определяемый как соотношение эффективности передней и задней части при освещении и измерении независимо:

${\text{Bifaciality factor }}(\%)=\left[{\frac {\eta _{\text{front}}}{\eta _{\text{rear}}}}\right]\times 100$

Для BSC также характерна скорость разделения , которая предназначена для измерения эффекта двустороннего освещения, предсказанного Макинтошом и др. в 1997 году, согласно которому электрическая мощность БББ, работающих при двустороннем освещении, не обязательно будет равна сумме электрической мощности только спереди и только сзади, т.е. это не просто линейная комбинация односторонних характеристик:

${\text{Separation rate }}(\%)=\left[{\frac {X_{\text{front+rear}}}{X_{\text{front}}+X_{\text{rear}}}}\right]\times 100$

Обычно X представляет собой один из характеристических параметров ячейки, такой как ток короткого замыкания J _sc , пиковая мощность P _max или эффективность η. Кроме того, чтобы охарактеризовать работу БББ при одновременном переднем и заднем облучении, коэффициент усиления излучения g определяется как:

$g={\frac {G_{f}+G_{r}}{G_{f}}}$ так что $x={\frac {G_{r}}{G_{f}}}=g-1$

и двусторонняя 1.х эффективность может быть определена как эффективность, полученная при одновременном облучении определенной величины на передней поверхности и в x раз этой величины на задней стороне БББ. Тогда фактический выигрыш BSC по сравнению с односторонним может быть выражен через произведение коэффициента усиления на эффективность, которое является продуктом коэффициента усиления излучения g и двустороннего КПД 1.x.