تولید سلول خورشیدی انعطاف‌پذیر با راندمان تبدیل بسیار بالا!

به گزارش مجله خبری نگار/آنا؛ این دستاورد نخستین و تنها رکورد جهانی راندمان برای سلول خورشیدی تاندِم کریستالی انعطاف‌پذیر پرواسکایت-سیلیکون است که توسط یک نهاد معتبر بین‌المللی در حوزه فوتوولتائیک تأیید شده است. به گفته شرکت لانگی، این موفقیت پایه‌ای محکم برای توسعه تجاری سلول‌های تاندِم سیلیکونی انعطاف‌پذیر در کاربرد‌های سبک و پرقدرت مانند فوتوولتائیک فضایی و سامانه‌های خورشیدی یکپارچه با خودرو‌ها فراهم می‌کند.

فناوری خورشیدی نسل آینده

راندمان بالای سلول‌های لانگی در زمانی به دست آمده که سلول‌های خورشیدی پرواسکایت-تاندِم به دلیل راندمان فوق‌العاده بالا به‌عنوان گزینه‌ای جدی برای فناوری‌های فوتوولتائیک نسل آینده شناخته می‌شوند.

یک راهبرد لایه‌دوگانه با سازوکار آزادسازی فشار به‌کار گرفته شد تا به‌طور هم‌افزا اثر بمباران یونی در فرایند لایه‌نشانی کاهش یابد و چسبندگی بین‌سطحی تقویت شود، در حالی که استخراج مؤثر بار حفظ می‌شود.

سلول خورشیدی تاندِم انعطاف‌پذیر بر پایه این لایه‌دوگانه، روی سلول سیلیکونی فوق‌نازک با ضخامت ۶۰ میکرون ساخته شد و راندمان تأییدشده ۳۳/۴ درصد در سطحی به اندازه ۱ سانتی‌متر مربع و راندمان ۲۹/۸ درصد در سطحی به اندازه ویفر ۲۶۰ سانتی‌متر مربع با توان به وزن ۱/۷۷ وات بر گرم به دست آورد.

دوام بالای سلول‌های اصلاح‌شده

سلول‌های خورشیدی تاندِم اصلاح‌شده دوام چشمگیری نشان دادند و پس از ۴۳ هزار چرخه خم شدن با شعاع انحنای حداکثر حدود ۴۰ میلی‌متر در هوا، بیش از ۹۷ درصد راندمان اولیه خود را حفظ کردند. همچنین پس از ۲۵۰ چرخه آزمایش حرارتی در بازه دمایی منفی ۴۰ تا مثبت ۸۵ درجه سانتی‌گراد، حدود ۹۷ درصد راندمان باقی ماند. این نتایج در نشریه «Nature» منتشر شده است.

سلول بالایی حاصل دارای ساختار تماس دولایه SnOx، لایه C ۶۰، تماس پشتی شفاف از جنس اکسید ایندیوم-روی (IZO)، تماس فلزی نقره (Ag)، جاذب پرواسکایت، لایه فلورید لیتیم (LiF) و لایه انتقال حفره تک‌لایه خودآرا از جنس اتیلن‌دی‌آمونیوم دی‌یودید (EDAI) است. لانگی اعلام نکرده که سلول سیلیکونی پایینی از طراحی HJT یا TOPCon استفاده می‌کند.

راهبرد لایه‌دوگانه برای چسبندگی بهتر

لانگی تأکید کرده است که راهبرد لایه‌دوگانه SnOx چسبندگی بین‌سطحی را بهبود می‌بخشد و در عین حال استخراج بار مؤثر را حفظ می‌کند. این شرکت ادعا دارد که چسبندگی بین‌سطحی در دستگاه‌های تاندِم انعطاف‌پذیر اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا این سلول‌ها نسبت به سلول‌های سخت فشار مکانیکی بیشتری از خم شدن تحمل می‌کنند.

تیم لانگی نخستین لایه بافر SnOx را برای محافظت از پرواسکایت و لایه‌های انتقال در طول فرایند لایه‌نشانی اکسید رسانای شفاف از طریق رسوب‌گذاری لایه اتمی (ALD) اعمال کرد.

لایه دوم SnOx سپس با استفاده از رسوب‌گذاری بخار شیمیایی (CVD) اضافه شد تا استخراج بار بهبود یابد و تلفات مقاومتی در سطح تماس با لایه C ۶۰ کاهش یابد؛ لایه‌ای که در برابر فشار‌های محیطی مستعد جدایش است.

منابع خبری در بخش دیگری از گزارش خود می‌نویسند که این ساختار دولایه به‌طور دقیق تعارض میان نیاز به جذب فشار و انتقال مؤثر بار در مقیاس میکرو-نانو را حل می‌کند. نتیجه آن دستیابی دستگاه تاندِم به دوام خمشی عالی در کنار توان تولید سازگار و برجسته است.