رئيسية أخبار الطاقة المتجددة طاقة متجددة

كشف تفاصيل الخلايا الشمسية من السيليكون الأكثر كفاءةً في العالم

دينا قدري

2025-11-25

0 141

خلايا شمسية من السيليكون - الصور من موقع شركة "لونجي"

كشفت شركة صينية تفاصيل الخلايا الشمسية من السيليكون الأكثر كفاءةً في العالم، التي ظهرت للمرة الأولى منذ نحو 7 أشهر.

ووفق التفاصيل التي اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة، قدمت مجموعة من علماء شركة لونجي الصينية لتصنيع وحدات الطاقة الشمسية (Longi)، تفاصيل الخلايا الشمسية ذات الاتصال الخلفي المتشابك الهجين (HIBC).

وكانت شركة لونجي قد أعلنت في 11 أبريل/نيسان 2025، أن هذه الخلية الشمسية المبتكرة حققت رقمًا قياسيًا عالميًا جديدًا في كفاءة الخلايا الشمسية من السيليكون أحادية البلورة بنسبة 27.81%.

ويُمثّل تطوير هذه التقنية -التي حصلت على اعتماد من معهد هاملين الألماني لأبحاث الطاقة الشمسية (ISFH)- تحديًا استثنائيًا، إذ يجب أن تتوافق مع عمليات تصنيع الخلايا في درجات الحرارة العالية والمنخفضة.

تطوير الخلايا الشمسية وتحدياتها

تجمع الخلايا الشمسية ذات الاتصال الخلفي المتشابك الهجين بين مزايا كل من تقنيات الخلايا الشمسية المصنوعة من البولي سيليكون المعالج بدرجة حرارة عالية، والخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون غير المتبلور المعالج بدرجة حرارة منخفضة، ما يُمثل ذروة تقنيات الخلايا الشمسية القائمة على السيليكون.

وحقّق فريق "لونجي" كفاءة معتمدة بنسبة 27.81%، ومعامل تعبئة بنسبة 87.55% على رقائق السيليكون "تاي راي" (TaiRay) التي طوّرتها الشركة الصينية، مسجلة بذلك أرقامًا قياسية عالمية جديدة في كلا المقياسَيْن.

يُذكر أن بنية الاتصال الخلفي المتشابك الهجين هي تقنية خلايا جديدة عالية الكفاءة، ابتكرها واعتمدها فريق صيني، وتتمتع بحقوق ملكية فكرية مستقلة كاملة وحواجز تقنية عالية.

وتوفّر تقنية التبلور الموضعي المُستحث بالليزر وتقنية تخميل الحافة في الموقع التي طوّرها الفريق مزايا التوافق مع خطوط الإنتاج الحالية؛ ما يعزز بصورة كبيرة التصنيع عالي الجودة للخلايا الشمسية من السيليكون المُنتجة بكميات كبيرة بكفاءة أعلى وتكلفة أقل، بحسب ما ذكرته "لونجي" في بيان أصدرته.

وفي ورقة بحثية بعنوان "خلايا شمسية من السيليكون ذات اتصال خلفي متشابك هجين"، نُشرت الأسبوع الماضي في مجلة "نيتشر" (Nature)، أوضح فريق لونجي البحثي، الذي يضم -أيضًا- رئيس الشركة ومؤسسها، لي تشنغو، أن الخلية تعتمد على نقاط اتصال نفقية مُخمَّدة وطبقات تخميل عازلة، مع دمج نقاط اتصال من النوعين إن (n-type) وبي (p-type).

ومن خلال وضع جميع مناطق الاتصال والأقطاب الكهربائية من النوعَيْن "إن" و"بي" على الجانب الخلفي للخلية، تعمل الخلية الشمسية ذات الاتصال الخلفي على تقليل خسائر التظليل على الجانب الأمامي؛ ما يجعلها خيارًا لا غنى عنه للدفع المستمر لحدود كفاءة التحويل في الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون.

ومع ذلك، فإن التحديات الأساسية، مثل صعوبة تحقيق أداء تخميل ممتاز ومقاومة اتصال منخفضة في منطقة الاتصال من النوع "بي" في آنٍ واحد، وموازنة نقل الناقل الرأسي مع تيار التسرب الجانبي، والحد من إعادة التركيب والتسرب في مناطق الحافة، حدّت بشدة من إمكانات هذه البنية عالية الكفاءة.

خلايا شمسية من السيليكون أكثر كفاءة

لمواجهة هذه التحديات الرئيسة الـ3، طوّر الفريق بصورة مبتكرة بنية خلية شمسية من السيليكون ذات اتصال خلفي متشابك هجين، تجمع بين التبلور المُستحث بالليزر وتخميل الحافة في الموقع.

واستعمل العلماء رقاقة "إم 10" عالية المقاومة، نصف مقطوعة، مع تخميل الحافة، ونقطة اتصال مُحسَّنة من النوع "إن" تشكّلت من خلال عملية مُدمجة بين درجات حرارة عالية ومنخفضة، وطبقة من أكسيد قصدير الإنديوم (ITO) لتسهيل النقل الجانبي، وطبقة متعددة الطبقات من أكسيد الألومنيوم (AlOx) ونتريد السيليكون (SiNx) على السطح الأمامي المُحكم لتقليل إعادة التركيب، وطبقة من السيليكون غير المتبلور (a-Si).

كما قلّلوا من تنشيط الفوسفور في طبقة السيليكون متعدد البلورات من النوع إن (n-poly-Si) بمقدار كبير للحد من انتشار الشوائب في الرقاقة.

وأوضح الباحثون أن "عملية درجات الحرارة العالية والمنخفضة، التي تجمع بين الانتشار والترسيب، تُمكّن من تخميل حواف الرقاقة في أثناء التصنيع"، مشيرين إلى أن هذه التقنية تُعرف عمومًا بتقنية الحواف المخمّرة في الموقع (iPET).

وحقّق الفريق كفاءة تحويل طاقة قياسية عالمية بلغت 27.81% باستعمال خلية ذات سطح نشط مقاسه 133.63 سنتيمترًا مربعًا، وجهد دائرة مفتوحة قدره 744.9 مللي فولت، وعامل تعبئة قدره 87.55%.

تصنيع الخلايا الشمسية - الصورة من موقع شركة "لونجي"

ويشير البحث إلى أن "هذا الأداء مدفوع بدمج تقنيات متقدمة، بما في ذلك التبلور المُستحث بالليزر، وتخميل الحافة في الموقع، والمعالجات السطحية المُحسّنة، التي تُقلل مجتمعةً عامل المثالية إلى أقل من 1 عند تتبع الطاقة القصوى (MPP)، ما يُعزز عامل التعبئة بصورة كبيرة".

ويقيس عامل المثالية مدى تطابق السلوك الكهربائي للخلية الشمسية مع سلوك الصمام الثنائي المثالي، حيث تتراوح القيم عادةً بين 1 و2.

وبالنظر إلى المستقبل، قالت شركة "لونجي" إنه يُمكن توسيع نطاق التقنيات الجديدة بسهولة لاستعمالها في تصنيع الخلايا الشمسية غير المتجانسة (HJT).

وقالت الشركة: "أظهرت جهة الاتصال من النوع بي خسارة مقاومة أكبر بنسبة 50% من جهة الاتصال من النوع إن، ما يشير إلى الحاجة إلى مزيد من التحسينات في مقاومة جهة الاتصال".

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..

المصادر: