تاريخ تطور المواد في الخلايا الكهروضوئية

في الصناعة الكهروضوئية، يلعب اختيار المواد وتطويرها دورًا حاسمًا في كفاءة الخلايا الشمسية وتكلفتها. فيما يلي نظرة عامة على تاريخ استخدام وتطوير المواد في الصناعة الكهروضوئية في بيئات مختلفة.

السيليكون أحادي البلورية: يعد السيليكون أحادي البلورية أحد أقدم المواد المستخدمة على نطاق واسع في الصناعة الكهروضوئية. لديها درجة نقاء عالية وبنية إلكترونية جيدة، لذلك لديها كفاءة تحويل عالية. ومع ذلك، فإن عملية تحضير السيليكون البلوري الأحادي معقدة ومكلفة، مما يحد من تطبيقه التجاري على نطاق واسع.

البولي سيليكون: البولي سيليكون مادة بديلة أقل تكلفة. نظرًا لعدم انتظام بنية الحبوب، فإن كفاءة التحويل أقل قليلاً من تلك الخاصة بالسيليكون البلوري الأحادي. ومع ذلك، نظرًا لعملية تحضير البولي سيليكون البسيطة نسبيًا، فإن تكلفته أقل ويستخدم على نطاق واسع في الأنظمة الكهروضوئية للإنتاج الضخم والترويج التجاري.

الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة: مع الحاجة إلى مزيد من خفض التكلفة وقابلية التوسع، بدأت الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة في جذب الاهتمام. تستخدم الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة مجموعة متنوعة من المواد المختلفة، مثل سيلينيد النحاس والإنديوم والجاليوم (CIGS)، وكبريت النحاس والزنك والقصدير (CZTS)، والكاربامات (البيروفسكايت). توفر هذه المواد تكاليف تصنيع أقل ومرونة أكبر، ولكنها تواجه حاليًا تحديات في كفاءة التحويل واستقراره.

المواد الناشئة: بالإضافة إلى المواد التقليدية القائمة على السيليكون ومواد الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة، هناك أيضًا بعض المواد الناشئة التي تظهر في صناعة الخلايا الكهروضوئية. على سبيل المثال، تستخدم الخلايا الشمسية العضوية مواد شبه موصلة عضوية، وهي منخفضة التكلفة وخفيفة الوزن ومرنة، إلا أن كفاءة تحويلها منخفضة نسبيًا. وبالإضافة إلى ذلك، فإن خلايا البيروفسكايت الشمسية هي تقنية جديدة للخلايا الشمسية جذبت اهتمامًا واسع النطاق في السنوات الأخيرة، مع إمكانات كفاءة التحويل العالية وانخفاض تكلفة التصنيع.

وخلاصة القول، في ظل ظروف مختلفة، شهدت المواد المستخدمة في الصناعة الكهروضوئية تحولا من المواد التقليدية القائمة على السيليكون إلى مواد الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة، كما ظهرت بعض المواد الناشئة. في المستقبل، مع تقدم العلوم والتكنولوجيا والتطور المستمر للاحتياجات، سيستمر تطوير المواد الكهروضوئية لتحقيق كفاءة تحويل أعلى وتكلفة أقل واستدامة أفضل.

شيامن البلشون الأبيض لتكنولوجيا الطاقة الشمسية الجديدة المحدودة