السيليكون البلوري هو نوع معين من الخلايا الكهروضوئية مكونة من بلورة واحدة أو عدة بلورات من السيليكونتُستخدم رقائق السيليكون، التي يتراوح سُمكها بين 160 و240 مترًا، وهي شرائح رقيقة من السيليكون تُقطع من بلورة واحدة أو كتلة، في صناعة خلايا السيليكون البلوري (c-Si). وتُحدد عملية التصنيع المُستخدمة في صناعة رقائق السيليكون نوع الخلية البلورية المُنتجة.
ما هي أنواع الخلايا الشمسية السيليكونية البلورية؟
هناك ثلاثة أنواع من هذه الخلايا الشمسية وهي كما يلي:
- أحادية
- الكريستالات
- نمو الفيلم المحدد بالشريط أو الورقة
ما هي فوائد الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري؟
وفيما يلي بعض فوائد هذه الأنواع من الخلايا الشمسية:
- النضج: يتوفر قدر كبير من المعلومات حول تقييم موثوقية التصميم وقوته، وهو أمر ضروري للحصول على التمويل لمشاريع النشر.
- الأداء: تُحقق خلية السيليكون الصناعية النموذجية كفاءةً أعلى من أي جهاز أحادي الوصلة آخر يُنتج بكميات كبيرة. ونظرًا لضرورة إنتاج وتركيب عدد أقل من الخلايا الشمسية لإنتاج مُحدد، فإن ارتفاع الكفاءة يُقلل من التكلفة النهائية للتركيب.
- الموثوقية: يمكن أن تدوم خلايا السيليكون البلورية لأكثر من 25 عامًا كوحدات مع تدهور لا يُذكر على المدى الطويل.
- وفرة: في قشرة الأرض، يعتبر السيليكون ثاني أكثر العناصر انتشارًا (بعد الأكسجين).
كيف يتم إنتاج الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري؟
يُستخدم السيليكون أحادي البلورة (أحادي البلورة) أو متعدد البلورات في صناعة خلايا شمسية سيليكونية بلورية نموذجية. رقائق السيليكون شبه المربعة، وهي ركائز مصنوعة من كرات مزروعة باستخدام كزوشرالسكي يتم استخدام عملية أو تقنية منطقة التعويم أو نمو الشريط أو طرق جديدة أخرى لإنشاء أحادي البلورية الخلايا. تقليديا، تم قطع ركائز السيليكون المربعة من سبائك مصبوبة في بوتقات الكوارتز لصنع الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون متعدد البلورات.
يُرسَّب طلاء مضاد للانعكاس (ARC) من ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) أو نتريد السيليكون (SiN)، والذي يُستخدم بكثرة على أسطح السيليكون، للحد من كمية الضوء المنعكسة من الخلية الشمسية، وبالتالي، لا يُستخدم لتوليد التيار. يمكن وضع طبقة علوية من الخلية الشمسية. مُزخرفة بهياكل هرمية بحجم الميكرومتر، تم إنشاؤها بواسطة تقنية الحفر الكيميائي، لتحقيق أقصى قدر من حبس الضوء وامتصاصه.
اقرأ أيضا: ما هو شريط التوصيل؟
عادةً ما تُغطى ركيزة السيليكون من النوع p المُشَوَّبة بالبورون بمساحة n+ مُشَوَّبة بالفوسفور لتشكيل وصلة pn. غالبًا ما يُصنع التلامس الخلفي باستخدام قطب كهربائي معدني، مثل الألومنيوم، بينما يُصنع التلامس الأمامي عادةً باستخدام معجون فضي مطبوع بتقنية الشاشة، يُوضَع فوق طبقة القوس الكهربائي.
يحدث انتشار الناقل الأقلية داخل طبقات مشوبة بـ p و n من خلية شمسية من السيليكون البلوري لتجميع حاملات الشحنة. يُسهّل انتشار طويل (>200 ميكرومتر) عملية تجميع حاملات الشحنة عبر نطاق سمك الخلية الشمسية حيث يحدث الامتصاص الضوئي.
