لقد كان السيليكون دائما المادة المفضلة لتكنولوجيا الخلايا الشمسية بسبب تكلفتها المنخفضة واستقرارها وكفاءتها ، والأخبار المؤسفة هي أن خلايا السليكون الشمسية تقترب بسرعة من حدودها النظرية ، إلا أن إقرانها بمواد أخرى مساعدة لكسر الحد العلوي.
الآن ، طور الباحثون في EPFL والمركز السويسري للإلكترونيات و Microtechnology (CSEM) مزيجا جديدا من الخلايا السليكونية و perovskite الشمسية ، كما هو مذكور في تقريرهم البحثي. تجاوزت كفاءة المختبر في الخلية سجل كفاءة 25.2٪ - وهو رقم قياسي جديد لهذه التقنية التي تجمع بين الخلايا الشمسية.
في الوقت الحالي ، تصل كفاءة الخلايا الشمسية السليكونية في السوق إلى 20٪ إلى 22٪ ، وهذا ليس سيئًا ، ولكنه لا يجعل التكنولوجيا أكثر مجالًا للتطوير ، وفي السنوات الأخيرة ، يعد perovskite بديلًا مثاليًا ، ارتفعت الكفاءة من 3.8 ٪ في عام 2009 إلى أكثر من 20 ٪ في عام 2016. ومع ذلك ، لأن سعرها أكثر تكلفة من الخلايا الشمسية السيليكونية العادية ، ولها سقف الكفاءة الخاصة بها ، فإن درجة التسويق ليست عالية.
قد يساعد استخدام البيروفسكايت والسيليكون في الخلايا الشمسية على الاستفادة من كلتا المادتين ، فالبيروفسكايت أفضل في تحويل الضوء الأخضر والأزرق إلى كهرباء ، بينما السيليكون مخصص للضوء الأحمر والأشعة تحت الحمراء. حتى يتمكنوا من التقاط نطاق طيفي أوسع.
وقال مؤلف الدراسة فلوران السهلي وجيريمي رنر أن من خلال الجمع بين هذه المواد اثنين، يمكنك تحقيق الاستفادة القصوى من الطيف الشمسي وزيادة القدرة التوليدية للبحوث وحساب العمل الحالي القيام به يدل على أنه ينبغي أن تكون قادرة قريبا على تحقيق 30٪ الكفاءة.
السيليكون الجديد للفريق - perovskite الخلايا الشمسية حققت كفاءة 25.2٪ وهو ما يتجاوز كومة الخلايا الشمسية وضعت في عام 2015 من قبل خلايا السليكون الشمسية أحادية والخلايا الشمسية مصنوعة من هيكل perovskite من هذه السلسلة، التي. كفاءتها هي فقط 13.7 ٪.
العقبة الرئيسية أمام الخلية جنبا إلى جنب أثناء عملية التصنيع. عادة، perovskite كسائل تترسب على السطح، ولكن يصبح من الصعب السيليكون الملمس. وبحلول سطح كبير من خلية السيليكون "الهرم" هيكل يتألف من حوالي خمسة ميكرون طويل القامة هذه البنية يمكن التقاط أفضل وامتصاص الضوء.
وقال السهلي حتى الآن، وسوت الطريقة المعيارية لإنتاج خلية جنبا إلى جنب perovskite / سي خلايا السليكون "الهرم"، ولكن يقلل من الخصائص البصرية، وبالتالي خفض مستوى الأداء. ولكن بعد ترسب الخلية perovskite في الجزء العلوي من هذه الخطوة، وأضافت أنها خطوة في عملية التصنيع.
في هذه الدراسة، والعلماء تغطي أول من خلق 'الهرم' طبقة قاعدة غير العضوية باستخدام المبخر. ثم، من خلال تدور طلاء حل العضوي السائل وأضيف، التي تخترق مسام طبقة الأساس. وأخيرا، فإن الركيزة ساخنة لفريق 150 درجة مئوية ( 302 درجة فهرنهايت) ، بحيث يتبلور البيروفسكايت في الأعلى لتشكيل فيلم يغطي السطح الكامل للسيليكون.
ويقول الباحثون إن العملية بسيطة نسبياً ويمكن دمجها في خطوط الإنتاج الحالية في بضع خطوات إضافية فقط ، مما سيساعد في إنتاج خلايا ترادفية جديدة دون زيادة في التكثيف.
