أخبار ar.wedoany.com، قام باحثون من جامعة شرق الصين للعلوم والتكنولوجيا (East China University of Science and Technology) بدراسة آلية تدهور الأقطاب الكهربائية منخفضة الفضة في الخلايا الشمسية غير المتجانسة (HJT)، بهدف تقديم إرشادات تصميمية لتصنيع ألواح كهروضوئية تجمع بين التنافسية من حيث التكلفة والكفاءة العالية.

صرح المؤلف المسؤول للدراسة، شياو جيون يي (Xiaojun Ye)، لمجلة "بي في ماغازين" (pv magazine) بأن هذا البحث قام بالتحقيق المنهجي في سلوك التقادم الحراري لأقطاب النحاس المغطاة بالفضة (Ag) في الخلايا الشمسية غير المتجانسة، ووجد أن الانتشار المتبادل بين طبقة الفضة وطبقة النحاس يؤدي إلى زيادة كبيرة في مقاومة التلامس. لم يوضح البحث آلية التدهور المحتملة فحسب، بل قدم أيضًا إرشادات حاسمة لتصميم استراتيجيات معدنة فعالة من حيث التكلفة وموثوقة لمكونات الخلايا الشمسية غير المتجانسة.

يستند البحث إلى فرضية مفادها أن سلوك التقادم الحراري لأقطاب النحاس المغطاة بالفضة، وخاصة القشور الفضية الرقيقة المستخدمة في المعاجين التجارية، لم يتم فهم تأثيره بشكل كامل بعد. ولهذا، ركز العلماء على عملية التدهور في ظل ظروف الشيخوخة المتسارعة، وربطوا التطورات البنيوية المجهرية وظاهرة الانتشار المتبادل بالأداء الكهربائي والموثوقية طويلة الأمد.

في التجارب، استخدم الباحثون معجونًا من النحاس المغطى بالفضة يتكون من جسيمات لب-قشرة، ومسحوق فضة شبه ميكروني، ومادة رابطة من راتنج الإيبوكسي، حيث كان حجم الجسيمات يتراوح بين 2 و4 ميكرومترات، وسمك القشرة الفضية حوالي 70 نانومتر. تمت طباعة هذا المعجون على رقائق سيليكون أحادية البلورة من النوع n باستخدام تقنية الطباعة بالشاشة الحريرية، ثم تم تجفيفه عند درجة حرارة 150 درجة مئوية، وتصلبه عند درجة حرارة 195 درجة مئوية.

تم تقييم الأداء الكهربائي للأقطاب الكهربائية المصنوعة من النحاس المغطى بالفضة باستخدام طريقة خط النقل (TLM). أظهر التحليل أن مقاومة الخط (Rline) ومقاومة التلامس النوعية (ρc) تزدادان مع زيادة وقت التقادم، مع اعتماد قوي على درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، كانت حساسية مقاومة التلامس النوعية لدرجة الحرارة أعلى بشكل ملحوظ من مقاومة الخط، مما يشير إلى أن تدهور الواجهة هو العامل الرئيسي المسؤول عن فشل الأداء الكهربائي.

استخدم الباحثون تقنيات مثل مطيافية تشتت الطاقة بالأشعة السينية (EDS)، والمجهر الإلكتروني الماسح بشعاع الأيونات المركزة (FIB-SEM)، وحيود الأشعة السينية (XRD) لتأكيد أن التدهور كان مدفوعًا بشكل أساسي بالانتشار المتبادل بين الفضة والنحاس وتشكل العيوب.

خلص فريق البحث إلى أن السلوك الكهربائي يتحكم فيه عمليتان متنافستان: من ناحية، تعمل عملية التلبيد على تحسين التلامس بين الجسيمات، مما يعزز التوصيل الكهربائي مؤقتًا؛ ومن ناحية أخرى، يؤدي الانتشار المتبادل بين الفضة والنحاس وتشكل العيوب إلى تدمير البنية الداخلية تدريجيًا. مع تقدم عملية التقادم، تسيطر العملية الثانية، وتتفكك شبكات التوصيل المستمرة الأصلية إلى مسارات معزولة وضعيفة التوصيل، مما يجبر الإلكترونات على الانتقال عبر بنى أكثر تعقيدًا وغير مستمرة، مما يؤدي في النهاية إلى تدهور شديد في الأداء الكهربائي على المدى الطويل.

أكد الباحثون أن التحليل النظري أظهر أنه في ظل ظروف التشغيل الفعلية، فإن الانتشار عند الواجهات وتطور الفراغات هما العاملان الرئيسيان المحددان للموثوقية طويلة الأمد، وبالتالي فإن تعزيز استقرار الواجهة أمر بالغ الأهمية لتحسين متانة الجهاز.

نُشرت نتائج هذا البحث في شكل ورقة علمية في مجلة "مواد الطاقة الشمسية والخلايا الشمسية" (Solar Energy Materials and Solar Cells) تحت عنوان "الانتشار المتبادل الناجم عن التقادم الحراري وتدهور الموثوقية في الأقطاب الكهربائية منخفضة الفضة للخلايا الشمسية غير المتجانسة من نوع SHJ" (Thermal aging-induced interdiffusion and reliability degradation in low-silver electrodes for SHJ solar cells). يقدم البحث رؤى حاسمة لتحقيق التوازن بين تقليل استخدام الفضة وضمان الموثوقية طويلة الأمد للمكونات في تقنية الخلايا غير المتجانسة.

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