في خطوة جديدة قد تُعيد رسم ملامح مستقبل تقنيات الخلايا الشمسية عالية الكفاءة، كشف فريق بحثي مشترك من جامعة أكسفورد البريطانية وشركة Changzhou Fusion New Materials الصينية عن آلية فشل جديدة تهدد استقرار خلايا TOPCon التي تخضع لمعالجة تحسين التلامس باستخدام الليزر ( Laser-Enhanced Contact Optimization LECO) ، الدراسة الحديثة نُشرت في مجلة RRL Solar وتناولت تأثيرات التغيرات الحرارية والانحياز الكهربائي على مقاومة التوالي في هذه الخلايا، مما قد يؤثر بشكل مباشر على كفاءتها وقابليتها للتمويل التجاري (bankability)
تقنية LECO: تحسين أم مغامرة محفوفة بالمخاطر؟
تقنية LECO تُنفذ بعد عملية الحرق لمعجون المعدن، حيث يتم تمرير ليزر عبر سطح الخلية البلورية تحت تأثير انحياز عكسي. يؤدي ذلك إلى خلق بنية جديدة على حافة التلامس بين المعدن وطبقة البورون الباعثة تُعرف باسم التلامس المحفّز بالتيار (Current Triggered Contact CFC)، ما يقلل من مقاومة التلامس ويزيد كفاءة الخلية بنسبة تصل إلى 0.6%.
تُعتبر تقنية LECO واعدة بشكل خاص في خلايا TOPCon نظراً لقدرتها على تقليل المقاومة دون التأثير على جودة التمرير السطحي، وهو ما يُترجم إلى زيادة في الجهد الدائري المفتوح ومعامل الامتلاء. لكن الدراسة الجديدة تضع علامة استفهام على هذه الوعود، خاصة فيما يتعلق بثبات الأداء تحت ظروف التشغيل الفعلية.
مقاومة التوالي: نقطة الضعف الخفية
خلال الدراسة، قام الباحثون بمراقبة خلايا TOPCon التقليدية وتلك المعالجة بتقنية LECO أثناء عملية تقسية حرارية عند 400 درجة مئوية، إضافة إلى دورات انحياز كهربائي أمامي وعكسي. النتائج أظهرت اختلافاً واضحاً بين نوعي الخلايا:
- في الخلايا التقليدية: سجل الباحثون زيادة تدريجية في مقاومة التوالي أثناء الانحياز الأمامي، وانخفاضاً طفيفاً في الانحياز العكسي، بما يتماشى مع دراسات سابقة.
- في خلايا LECO : كان التأثير معاكساً تماماً. فقد شهدت الخلايا انخفاضاً في المقاومة أثناء الانحياز الأمامي، لكن الانحياز العكسي تسبب في تدهور حاد، حيث زادت مقاومة التوالي بمقدار أكثر من مرتبتين عشريتين خلال 30 دقيقة فقط.
التبعات الاقتصادية والتقنية
يحذر الباحثون من أن استمرار هذا التدهور في مقاومة التوالي، إذا لم يُعالج، قد يؤثر بشكل خطير على أداء الخلايا وكفاءتها واستقرارها الاقتصادي، ما قد يضع تقنية LECO موضع تساؤل لدى المستثمرين ومصنّعي الخلايا الشمسية على حد سواء. ويؤكد الدكتور يولين شيونغ، المؤلف الأول للدراسة، أن الحاجة باتت ملحة لفهم هذه الآلية على المستوى الميكروسكوبي واقتراح استراتيجيات للحد منها.
منظور أوسع: ليست المرة الأولى
القلق المتزايد حول موثوقية خلايا TOPCon ليس بجديد. ففي عام 2024، أظهرت دراسة من جامعة نيو ساوث ويلز الأسترالية بالتعاون مع شركة Canadian Solar أن خلايا TOPCon الصناعية تتعرض لتدهور كبير في مقاومة التوالي عند تعريضها لاختبار الحرارة والرطوبة، وهو ما يُعرف باختبار الحرارة الرطبة (Damp Heat – DH85)
ختامًا: هل يعاد التفكير في استراتيجيات التصنيع؟
رغم أن تقنية LECO تمثل قفزة واعدة في تحسين كفاءة خلايا TOPCon، فإن هذا الكشف الجديد يُلقي الضوء على ضرورة إعادة تقييم التوازن بين الكفاءة والاستقرار طويل الأمد. كما يفتح الباب أمام أبحاث أعمق لاستكشاف المواد المستخدمة في التلامسات، وتأثيرات الظروف البيئية، ودور التصميم الهندسي للخلايا في دعم موثوقيتها.
قد تُشكل هذه النتائج حافزًا لتطوير معايير أكثر صرامة لاختبارات الموثوقية في تقنيات الطاقة الشمسية الناشئة، وتعزيز أدوات التحقق من صلاحية الخلايا للاستخدام في التطبيقات التجارية واسعة النطاق، خاصة في بيئات قاسية من حيث الحرارة والرطوبة.
📚 المصادر:
- pv magazine. (2025, May 31). Scientists discover new flaw in LECO-treated TOPCon solar cells. Retrieved June 9, 2025, from: https://www.pv-magazine.com/2025/05/31/scientists-discover-new-flaw-in-leco-treated-topcon-solar-cells
- Xiong, Y., Abdul Fattah, T. O., Okamoto, K., & Bonilla, R. S. (2025). A Failure Mode Affecting the Reliability of LECO-Treated High-Efficiency TOPCon Solar Cells. RRL Solar. https://doi.org/10.1002/solr.202500151
