ما هي التقنيات الجديدة التي لعبت دورا كبيرا في رفع كفاءة الخلايا الشمسية الكهروضوئية؟ الجزء الثالث: الخلايا الشمسية الكهروضوئية بتقنية TOPCON

سنتعرف في هذا المقال على الخلايا الشمسية الكهروضوئية ذات أكسيد النفق المخمّل Tunnel Oxide Passivated contacts (TOPCON) والتي تعرف أيضاً بالخلايا ذات التلامس الخامل, وهي تقنية جديدة للخلايا الشمسية الكهروضوئية تمّ التوصل إليها من قبل باحثين لدى معهد Fraunhofer لأنظمة الطاقة الشمسية في ألمانيا خلال العام 2013, وتعتبر الجيل التالي للخلايا الشمسية الكهروضوئية بتقنية PERC التي كنا قد تعرفنا عليها في مقالٍ سابق انقر هنا.

وبالمقارنة مع التقنيات الجديدة للخلايا الشمسية الكهروضوئية مثل تقنية الاتصال الخلفي البيني  Interdigitated Back Contact (IBC), وتقنية الوصلة غير المتجانسة (HeteroJunction Technology (HJT, يمكن اعتبار الخلايا الشمسية الكهروضوئية بتقنية TOPCON نوع من أنواع الخلايا بتقنية PERC أو PERT ولكن بمستوى أعلى, مما يسهّل على مصنعي الخلايا الشمسية الكهروضوئية بتقنيتي PERT و PERC عملية ترقية خطوط الإنتاج لديهم لتكون قادرة على إنتاج خلايا شمسية كهروضوئية بتقنية TOPCON مقابل تكاليف مادية أقل, علماً أن هذه التقنية الجديد قد تساهم في رفع كفاءة التحويل بقيمة 1% إضافية, ويبيّن الشكل (1) بنية الخلية الشمسية الكهروضوئية بتقنية TOPCON ومقارنتها مع الخلية الشمسية الكهروضوئية بتقنية PERT مع خلية سيليكونية من النوع n.

الشكل (1) يبيّن بنية الخلية الشمسية الكهروضوئية بتقنية TOPCON ومقارنتها مع الخلية الشمسية الكهروضوئية بتقنية PERT

تمتلك الخلايا الشمسية الكهروضوئية بتقنية TOPCON بنية مشابهة تماماً للخلايا بتقنية n-PERT, مع فارق هو إضافة طبقة أكسيد السيليكون SiO2 رقيقة جداً وطبقة بولي سيليكون poly-Si مخمّلة إلى الخلية بتقنية n-PERT لترقيتها إلى خلية بتقنية n-TOPCON.

تعمل طبقة أكسيد السيليكون SiO2 كطبقة تخميل بين السطح الخلفي للخلية السيليكونية و نقاط التوصيل الخلفية لطبقة البولي سيليكون, وتصنّع هذه الطبقة لتكون رقيقة جداً بحيث تسمح للتيار عبرها, وقد أوضح البحثون في معهد Fraunhofer أنّ إضافة هذه الطبقة ساهم برفع كفاءة التحويل بمقدار 1%.

بينما يتم استخدام طبقة البولي سيليكون للتوصيل بعد تخميلها بدرجة عالية, وذلك لتحقيق طبقة ذات قدرة توصيل مرتفعة, وعادةً يتم تخميلها باستخدام الفوسفور في الخلايا بتقنية n-TOPCON, كما هو مستخدم في تخميل السطح الخلفي للخلايا بتقنية n-PERT, ويبيّن الشكل (1) هذه الطبقة.

المصدر

PV-manufacturing.org

Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE)