تُعد الخلايا الشمسية أجهزة تحول ضوء الشمس إلى كهرباء، وتستخدم على نطاق واسع عالميًا.
خلال السنوات الأخيرة، سعى مهندسو الطاقة لتصميم خلايا أكثر كفاءة وموثوقية.
طور باحثو Soochow University وشركة Zhejiang Jinko Solar تصميمًا جديدًا لخلايا شمسية ثنائية الوجه يجمع بين هياكل TOPCon ومواد البيروفسكايت، لتحسين امتصاص الضوء وتقليل فقد الطاقة.
أوضح الباحثون أن الخلايا الصناعية الحالية من نوع TOPCon تعتمد على ناشر بورون على الجانب الأمامي، ما يزيد من خسائر إعادة التركيب ويحد من تحسين الكفاءة، لذلك تم استبداله بواجهة TOPCon مموهة “Patterned” لتقليل الخسائر البصرية مع الحفاظ على جودة الفصل بين الناقلات.
لتقليل فقد الطاقة، أعاد الفريق تصميم جهتي الاتصال الأمامية والخلفية:
– الأمامية: اعتماد تصميم “finger-type” حيث يُترك SiOx/poly-Si(n+) فقط تحت أذرع التوصيل المعدنية، مما يقلل الامتصاص البصري مع الحفاظ على انتقائية الناقلات.
– الخلفية: استخدام طبقة ثنائية p-type TOPCon مع طبقة SiOx رقيقة، لتحسين التمرير وتقليل أضرار البورون ومنع تسرب الفضة أثناء التشغيل.
كما حسّن الباحثون جودة طبقة السيليكون عبر تكوين سطح أملس يشبه الهرم المستدير، واستخدام ترسيب عبر الحقل الحراري المتدرج (GTF) لضمان نمو البلورات بشكل متجانس وتحسين الكفاءة الكهربائية.
نتيجة هذه الاستراتيجيات، تمكنت الخلايا TOPCon الجديدة من الحد من كل من خسائر إعادة التركيب والامتصاص البصري، مع مقاومة منخفضة للاتصال.
أظهرت الاختبارات الأولية أن النموذج الصناعي للخلايا TOPCon حقق كفاءة 26.34%، فيما وصلت خلية تانديم بيروفسكايت/TOPCon إلى كفاءة معتمدة بلغت 32.73%، مؤكدة توافق التصميم مع تقنيات الجيل القادم.
يخطط الفريق لمزيد من التحسينات على تصميم الاتصالات الأمامية، تعزيز أداء الاتصال الخلفي، ودراسة آليات انتقال الشحنات وخسائر إعادة التركيب تحت ظروف التشغيل الواقعية، إلى جانب تحسين استقرار خلايا التانديم على المدى الطويل.
