قاد يي جيتشون من معهد نينجبو لتكنولوجيا وهندسة المواد (NIMTE) التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، بالتعاون مع شركاء، فريقًا بحثيًا قدم حلًا تقنيًا متكاملًا يمكّن خلايا الطاقة الشمسية الصناعية من نوع TOPCon من تحقيق كفاءة عالية وتكلفة منخفضة وأداء ممتاز للطاقة ثنائية الوجه.
نُشرت الدراسة في مجلة Joule.
تُعد خلايا TOPCon تكنولوجيا فوتوفولطية رائدة في سوق السيليكون الكريستالي، حيث تمثل أكثر من 70% من الحصة السوقية العالمية، نظرًا لكفاءتها العالية، وتنافسيتها السعرية، وإمكانية إنتاجها بكميات كبيرة.
لكن تقدمها الصناعي يواجه تحديات مهمة، منها استهلاك معجون الفضة المرتفع، وفقدان الضوء الجانبي، والأداء المحدود للطاقة ثنائية الوجه، ما يعيق تحسين الكفاءة وخفض التكاليف.
لتجاوز هذه العقبات، طور الفريق حلاً تقنيًا قابلًا للتطبيق في الإنتاج الصناعي، باستخدام رقائق السيليكون الصناعية M10، اعتمد الحل على عملية طباعة دقيقة للأصابع المعدنية الأمامية، مع دمج هيكل اتصال بولي سيليكون موضعي على الجانب الخلفي.
تمكّن عملية الطباعة الأمامية عبر قالب فولاذي دقيق من إنتاج أصابع معدنية فائقة النحافة، ما يقلل استهلاك معجون الفضة بمقدار 0.12 ملج لكل واط.
وعند دمجها مع معجون الفضة المعدل، تتكوّن عناقيد نانوية كثيفة عند واجهة التلامس بين الأقطاب الكهربائية ورقائق السيليكون، مما يقلل المقاومة الكهربائية للتلامس إلى 2.4 ملي أوم-سنتيمتر².
في الوقت نفسه، يقلل التصميم الموضعّي على الجانب الخلفي من امتصاص الضوء غير المرغوب فيه، ما يزيد من قدرة الخلية على توليد الطاقة من كلا الوجهين إلى نحو 90% .
بفضل هذه الابتكارات، تمكن الفريق من تصنيع خلية TOPCon صناعية بكفاءة كهربائية معتمدة تبلغ 26.09%، متجاوزين التحديات التقليدية بين الكفاءة، والتكلفة، والأداء ثنائي الوجه.
يقدم هذا العمل حلاً عمليًا وقابلاً للتوسع لصناعة خلايا TOPCon عالية الأداء ومنخفضة التكلفة.
