سلول خورشیدی از مواد III-V

 

بيشترین راندمان تبدیل برای سلولهای خورشيدی با روش چند اتصالی بدست آمده است. وقتی که شرایط ویژه شبکه بندی ایجاد شد، لایه‌های کریستالی نيمه هادیهای ترکيبی درجای خود قرار ميگيرند [Yamaguchi, 2002]. لایه های مختلفی از نيمه هادیهای گوناگون روی هم جمع ميشوند تا ساختاری را ایجاد کنند که درآن اولين لایه ها بصورت شفاف بخاطر نور جذب شده توسط نيمه هادی در کف تشکيل شوند. با کاهش شکاف نوارهای بين نيمه هادیها از سطح جلویی به عقبی قابل دستيابی است. معمولاً عنصر ژرمانيوم به عنوان زیر لایه‌ای برای شبکه و همچنين تنظيم شکاف نوار لایه زیری بکار ميرود.
متاسفانه برخی نيمه هادیهای ترکيبی با شکاف مناسب، قابليت شبکه شدن با مواد دیگر را ندارند. اگر چه با رشد تکنيک انطباق شبکه ای (LM) سلولهایی با راندمان تا ۴۰ درصد توليد شده است، برای بهبود بيشتر درکارآیی این سلولها روش دگرگونی (MM) ایجاد گردیده [King et al., 2007] که راندمان تمرکز سلولها را تا ۴۱ درصد ثبت نموده است. این تکنيک مشتمل بر وجود لایه‌هایی است که مانند فنر عمل ميکنند و باعث ميشوند که تنش موجود آزاد شود تا از جابجا شدن لایه‌ها در حين رشد آنها جلوگيری شود. انعطاف در انتخاب ميزان فاصله لایه‌ها با بهره گيری از عدم وجود تنش در شبکه کریستالی برای تمام لایه‌هایی که ساختار یکپارچه را تشکيل ميدهند، بطور محسوسی پيشرفت داشته است. در شکل زیر ساختار یک سلول ساده چند اتصالی MM و توزیع نورجذب شده برای تبدیل فوتوولتایيک با ۳ ماده فعال گزارش شده است [King et al., 2007]. برای اتصال الکتریکی سلولهای با مواد مختلف، تونلهای اتصال پيش بينی شده است. این ساختارهای پيچيده معرف ۳ سری سلولهای خورشيدی است که به هم متصل شده اند. بنابراین ماده فعال، جریان توليدی را محدود مينماید. جریان توليدی توسط هر لایه به طيف نورنيزبستگی دارد. بنابراین تغييرات طيف که با تغييرشرایط آب وهوایی اتفاق می افتد ميتواند بر روی عملکرد سلولها تاثيرگذار باشد. [Muller, 2010]

سلول خورشیدی 3 اتصالی

شکل فوق سلول خورشيدی ۳ اتصالی را نشان می دهد.
a- توده لایه های با ترکيب نيمه هادیهای مختلف [King et al., 2007]

b- مقدارجذب شده طيف خورشيدی برای سلول با ۳ لایه نيمه هادی فعال


به لحاظ تئوری سلولی با ۴ اتصال مختلف با طيف AM1.5 ميتواند راندمان ۵۸ درصد را توليد کند. با ترکيبی از مواد شناخته شده کنونی توليد سلول با بازده ۴۷ درصد قابل دسترسی است. مرکز تحقيقات الکترونيک فطروسی به شدت در جهت افزایش بازده سلولهای توليدی خود از ۴۴ درصد کنونی تلاش می کند، هر چند که بالاخره برای توليد انرژی باید موازنه ای بين قيمت و عملکرد انجام گيرد. بخاطر تاثير مخرب تغيير طيف، ازدیاد لایه های اتصال با حفظ یکپارچگی بسيار موثر است و به همين خاطر بنظر می رسد در آینده نزدیک سلولهای ۴-J جای سلولهای ۴ اتصالی را خواهند گرفت.

محصولات جدید برپایه نيمه هادیهای III-V اولين قدمهای خود را دربازار CPV تجربه ميکنند و کم کم از آزمایشگاه به خطوط توليد آزمایشی پا ميگذارند. رسيدن به سلولهای خورشيدی باتنش متعادل (SB-QWSC) یک تلاش تکنيکی را برای بهبود راندمان سلولهای خورشيدی چند اتصاله و نيز امکان سنجی تعقيب سلولها در طرحهای خاص اپتيکی که برپایه مشخصات طيفی نور مانند متمرکزکننده های دو رنگ استوار است نشان ميدهد[Martinelli et al., 2005].
به منظور کاهش قيمت این سلولها، تحقيقات و تلاشهای ویژه ای از کانالهای مختلف انجام شده است. از دیدگاه ساخت، تجهيزات شيميایی ارگانيک که برای رشد لایه‌های ترکيبی (برای کارآیی بالاتر) بکارگرفته شده است، همچنين راههای مختلف برای کاهش هزینه جابجایی زیر لایه های ژرمانيوم یا GaAS با مواد سيليکونی ارزانتر [Archer et al., 2008] و نيز تکنيک برداشتن غشای خارجی سلولها [Bauhuis, 2010] جهت استفاده از زیرلایه یکسان با رشدهای مختلف آزمایش شده، از این دست تلاشها ميباشند.

بالای صفحه نسخه چاپی   کلیه حقوق متعلق به مرکز تحقیقات الکترونیک فطروسی می باشد خانه | تماس با ما | نقشه سایت
  این سایت توسط شرکت آسمان پیدایش تهیه شده است.