أخبار ar.wedoany.com، قام باحثون من جامعة نيو ساوث ويلز (UNSW) وشركة ترينا سولار (Trina Solar) الصينية المصنعة للخلايا الكهروضوئية، بتصميم خلية سيليكونية من نوع التلامس الخلفي السلبي المعزز بأكسيد النفق (TBC) خالية من الفضة، وذلك من خلال استراتيجية هندسة التلامس ثنائي القطب باستخدام الألومنيوم، وعجينة ألومنيوم متخصصة، وظروف تلبيد محسّنة.
أوضح المؤلف المسؤول، سونغ نينغ، لمجلة pv magazine أن الدراسة أظهرت تطبيق تلامسات الألومنيوم المطبوعة بالشاشة الحريرية على تلامسات التخميل من نوع البولي سيليكون/أكسيد السيليكون (SiOx) من النوع n والنوع p، مما يوفر مسارًا محتملاً لتطوير خلايا شمسية خلفية التلامس خالية من الفضة. كما اكتشف الفريق وجود اختلافات ملحوظة في أداء الألومنيوم على البولي سيليكون من النوع n والنوع p، مما يوفر رؤى جديدة حول تكوين التلامس وتحسينه في المستقبل. من منظور صناعي، يعد تقليل استهلاك الفضة أمرًا متزايد الأهمية لتصنيع الخلايا الكهروضوئية على نطاق واسع، وقد يشكل الألومنيوم مادة بديلة منخفضة التكلفة لخلايا التلامس الخلفي عالية الكفاءة.
استخدم فريق البحث عجينة من نوع السيليكون والألومنيوم غير المخترق (nFT)، تحتوي على سبيكة Al-Si مهندسة ونظام زجاجي محسّن، بهدف تثبيط عملية السبك المفرطة بين Al-Si عند الواجهة، وتجنب تكوين مناطق Al-p⁺ عميقة وكبيرة. يساعد هذا النهج في تحقيق مقاومة تلامس منخفضة مع الحفاظ على جودة تخميل ممتازة لتلامس البولي سيليكون/SiOx.
لتقييم ملاءمة هذه التقنية في بنية TBC، أعد الباحثون عينات تناظرية لمحاكاة تلامسات التخميل من البولي سيليكون/SiOx على المستوى الصناعي من النوع n والنوع p. تتكون العينات من طبقة بولي سيليكون مشبعة بشدة بالفوسفور أو البورون، وطبقة رقيقة من SiOx في الأعلى، وطبقة متراكبة من AlOx/SiNx. تم تقسيم العينات إلى مجموعتين: الأولى لاستخراج معاملات التلامس مثل كثافة تيار إعادة التركيب، والثانية لدراسة آليات تكوين التلامس.
استخدمت عملية التوصيف مجموعة شاملة من التقنيات، بما في ذلك المجهر الضوئي، ومطيافية رامان، والتصوير بالتألق الضوئي، وقياس مقاومة التلامس بطريقة خط النقل. تم استخدام المجهر الإلكتروني الماسح ومجهر القوة الذرية لفحص مورفولوجيا التلامس وخصائص الواجهة، بينما قدمت منحنيات الجهد-السعة الكهروكيميائية معلومات عن عمق التشويب. تم تقييم إمكانات كفاءة الخلية من خلال المحاكاة العددية باستخدام برنامج Quokka 3، مما دعم تحليل التأثير على مستوى الجهاز.
أظهرت نتائج المحاكاة أن ليزر الفيمتوثانية فوق البنفسجي بطول موجة 257 نانومتر يمكنه إزالة الطبقة العازلة المتراكبة من أكسيد الألومنيوم-نتريد السيليكون (AlOx/SiNx) بشكل انتقائي لتشكيل تلامسات موضعية، دون إتلاف طبقة التخميل من البولي سيليكون/SiOx تحتها. بعد ذلك، تم تقييم خلية شمسية من نوع TBC خالية من الفضة ذات تلامسات ألومنيوم موضعية، باستخدام طبقات بولي سيليكون سميكة من النوع n والنوع p، مع تلبيد محسّن عند درجة حرارة 700 درجة مئوية. ينتج عن ظروف التلبيد هذه مقاومة تلامس منخفضة وإعادة تركيب تلامس منخفضة.
أظهر تحليل الواجهة اعتمادًا قطبيًا قويًا، حيث أظهر البولي سيليكون من النوع n حفرًا محدودًا. تعمل عجينة Al-Si المتخصصة على تخفيف حركية التفاعل الكلية، ولكن نظرًا لعدم وجود حاجز عكسي للشوائب، تظل الواجهة من النوع p أكثر تفاعلية، وبالتالي فإن تحسين التلبيد يعتبر أمرًا بالغ الأهمية بشكل خاص لتجنب فقدان التخميل.
أكدت محاكاة الجهاز جدوى هذه التقنية، لكنها أشارت أيضًا إلى القيود الناجمة عن ارتفاع إعادة التركيب عند التلامس. انخفضت كفاءة الخلية من 26.8% للخلايا القائمة على الفضة إلى 25.9% للأجهزة القائمة على الألومنيوم. صرح العلماء أن خسائر إعادة التركيب المرتفعة نسبيًا عند واجهة الألومنيوم/البولي سيليكون تمثل تحديًا رئيسيًا للتطبيقات الصناعية، وأنه يجب تقليل كثافة تيار إعادة التركيب عند التلامس بشكل كبير قبل أن يصبح الألومنيوم بديلاً قابلاً للتطبيق للفضة. يعد تحقيق مقاومة تلامس منخفضة لكل من التلامسات من النوع n والنوع p مع تقليل إعادة التركيب أمرًا ضروريًا لتقليص فجوة الكفاءة.
نُشر تصميم الخلية الجديد في مجلة "Solar Energy Materials and Solar Cells" تحت عنوان "نحو خلايا شمسية سيليكونية خلفية التلامس خالية من الفضة: تلامسات ألومنيوم ثنائية القطب مطبوعة بالشاشة الحريرية على تلامسات تخميل البولي سيليكون/SiOx". يخطط فريق البحث لتحسين هندسة العجينة في المستقبل وإدخال طبقات حاجزة عند الواجهة.
تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com
