تم العثور على قطعة مفقودة في أحجية الألواح الشمسية والتي قد تؤدي إلى تكنولوجيا أكثر كفاءة

تهيمن الوحدات الشمسية القائمة على السيليكون على السوق الحالية. ومع ذلك، فهي باهظة الثمن ولها بصمة كربونية عالية.
هناك جيل جديد من الوحدات المصنوعة باستخدام مركب يسمى تيلوريد الكادميوم (CdTe) آخذ في الظهور، وقد تم تركيب أكثر من 25 جيجاوات.
تشير كفاءة الألواح الشمسية إلى قدرة الألواح على تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.
ويسعى الخبراء إلى تحسين كفاءة وحدات CdTe لأنها تتمتع بالقدرة على المنافسة من حيث الكفاءة، ولكن تكلفة التصنيع أقل من تكلفة الوحدات القائمة على السيليكون والتي تستخدم السيليكون البلوري الأحادي (c-Si).
وحدات CdTe الملغاة. إن البصمة الكربونية لـ CdTe هي أيضًا نصف تلك الموجودة في وحدات c-Si، وهي تضمن إعادة تدويرها
كفاءة CdTe غير المعالجة منخفضة جدًا، عادةً حوالي 1٪ فقط. ومع ذلك، عندما تتم معالجة CdTe بالكلور (بما في ذلك معالجة CdTe بكلوريد الكادميوم عند 420 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة)، ترتفع كفاءته بشكل حاد. كفاءة البطارية القياسية هي 22٪.
قام الدكتور بوجا جوداردارد والبروفيسور روجر سميث من جامعة لوبورو، والدكتور بيتر هاتون والدكتور مايكل واتس (خريجو الدكتوراه من جامعة لوبورو) بمحاكاة لأول مرة الآلية التي يعمل بها الكلور على تحسين كفاءة CdTe.
تم إجراء البحث بالتعاون مع فريق البحث التجريبي للبروفيسور مايك وولز في مركز تكنولوجيا نظام الطاقة المتجددة في لوبورو (CREST).
يمكن لنتائج الدراسة المنشورة اليوم في مجلة Nature Communications أن تحسن فهم كيفية تعزيز الكلور للأداء الكهربائي وتؤدي إلى مزيد من التعديلات، مما يؤدي إلى زيادة الكفاءة (> 25٪). سيساعد ذلك وحدات الطاقة الشمسية CdTe على إنتاج كهرباء أقل تكلفة.
في محاولة لفهم سبب قدرة الكلور على زيادة الكفاءة، كانت الملاحظة الرئيسية للدراسات السابقة هي أن العيوب (التي تسمى 'أخطاء التراص') تمت إزالتها بعد معالجة الكلور.
لفترة طويلة، كان يعتقد أن إزالة أخطاء التراص هو السبب في تحسين الكفاءة. ومع ذلك، تظهر الحسابات النظرية لفريق لوبورو أن أخطاء التراص ليس لها أي تأثير على كفاءة الخلية.
وقد أظهرت الأبحاث السابقة للفريق، على العكس من ذلك، أن المناطق المادية تسمى 'حدود الحبوب'، أي أن البلورات في اتجاهات مختلفة متصلة ببعضها البعض، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة البطارية.
وفي أحدث أبحاثهم، استخدم فريق الدكتور جودارد أساليب ميكانيكا الكم لفهم دور الكلور في تحسين الكفاءة والقضاء على أخطاء التراص.
حدود الحبوب معقدة للغاية ومليئة بالعيوب، والتي يمكن أن تكون بمثابة مصائد للإلكترون (الجسيمات دون الذرية التي تمثل الناقلات الرئيسية للكهرباء في المادة الصلبة)، مما يجعل هذه المناطق 'نشطة'.
في عملية تسمى 'التخميل'، يمكن للكلور تعطيل بعض المصائد وجعل حدود الحبوب أقل نشاطًا، وبالتالي زيادة كفاءة CdTe.
يوضح البحث الجديد أنه إذا كان هناك ما يكفي من الكلور في حدود الحبوب، فسيؤدي ذلك إلى تشغيل آلية التعاقب، وبالتالي القضاء على أخطاء التراص في الهيكل.
'على الرغم من أن اختفاء أخطاء التراص ليس هو السبب في زيادة الكفاءة، إلا أنه في حالة اختفائها، فهي إشارة إلى أن بطارية CdTe سيكون لها أداء جيد. وهذا لم يحدث من قبل' سئل الدكتور جودارد عن أهمية ذلك من الورق.
وتابعت: 'يسعدنا نشر عملنا في مجلة Nature Communications، والذي يوضح فرضيتنا حول كيف يمكن للكلور ليس فقط تحسين كفاءة بطاريات CdTe، ولكن أيضًا القضاء على العيوب الرئيسية.
'ستكون الخطوة التالية هي معرفة كيفية تحسين كفاءة أكثر من 25% عن طريق تطعيم CdTe بعناصر أخرى. وسيسعى تعاوننا المستمر مع CREST أيضًا إلى تحسين الواجهة بين CdTe وCdTe.point.
'كل تحسن بسيط في الكفاءة يعني أن التكنولوجيا أصبحت أكثر قدرة على المنافسة مع تكنولوجيا السيليكون الحالية'
إذا واجهت أخطاء إملائية أو عدم دقة أو أردت إرسال طلب تعديل لمحتوى هذه الصفحة، فيرجى استخدام هذا النموذج. للاستفسارات العامة، يرجى استخدام نموذج الاتصال لدينا. للحصول على تعليقات عامة، يرجى استخدام قسم التعليقات العامة أدناه (يرجى اتباع الإرشادات).
ملاحظاتك مهمة جدا بالنسبة لنا. ومع ذلك، نظرًا للكم الكبير من الأخبار، فإننا لا نضمن الرد الشخصي.
يتم استخدام عنوان بريدك الإلكتروني فقط للسماح للمستلم بمعرفة من أرسل البريد الإلكتروني. لن يتم استخدام عنوانك أو عنوان المستلم لأي غرض آخر. ستظهر المعلومات التي تدخلها في بريدك الإلكتروني، ولن تحتفظ بها Tech Xplore بأي شكل من الأشكال.
يستخدم هذا الموقع ملفات تعريف الارتباط للمساعدة في التنقل، وتحليل استخدامك لخدماتنا، وجمع البيانات لتخصيص الإعلانات، وتوفير المحتوى من أطراف ثالثة. باستخدام موقعنا، فإنك تقر بأنك قد قرأت وفهمت سياسة الخصوصية وشروط الاستخدام الخاصة بنا.