ما هي التقنيات الجديدة التي لعبت دورا كبيرا في رفع كفاءة الخلايا الشمسية الكهروضوئية؟ الجزء الثاني: الخلايا الشمسية بتقنية ال PERT

كنا قد تحدثنا في مقال سابق عن تقنية PERC للخلايا الشمسية الكهروضوئية والتي شكلت نقلة نوعية في رفع كفاءة الخلايا الشمسية الكهروضوئية لكن للأسف قد وصلت هذه التقنية إلى عنق الزجاجة في الحد العملي لكفاءة تحويل الطاقة, لذلك بدأ الباحثون بالبحث عن تقنيات جديدة لرفع كفاءة الخلايا الشمسية الكهروضوئية السيليكونية فكانت الخلايا اذات باعث التخميل الخلفي ذو الانتشار الموزع بشكل كلي Passivated Emitter Rear Totally diffused(PERT) هي الخيار الأنسب للمساهمة في رفع كفاءة الألواح الشمسية.

يوضح الشكل الفرق بين تركيبة الخلايا بتقنية الPERC  وتقنية ال PERT

تمتلك الخلايا PERC مجال على السطح الخلفي Back Surface Field (BSF), يتم تشكيله من خلال تنشيط الألمنيوم والسيليكون أثناء عملية الحرق المعدني المشترك, ويساهم هذا السطح برفع كفاءة الخلايا PERC من خلال تشكيل نقاط توصيل مرتفع-منخفض مع رقاقة القاعدة السيليكونية ذات النوع P, تعمل نقاط التوصيل هذه على إيقاف حاملات الشحنة الأقلية ومنعها من إعادة الاتحاد مع السطح الخلفي للرقاقة السيليكونية.

وفي المقابل في الخلايا بتقنية الPERT, يتم توزيع البورون (في الخلايا ذات النوع P) أو الفوسفور (في الخلايا ذات النوع n) بشكل منتشر تماماً على السطح الخلفي للخلايا, وتعتبر الخلايا السيليكونية ذات النوع n هي الأكثر استخداماً في هذه التقنية, وذلك للاستفادة القصوى من النسبة العالية للشوائب المعدنية الموجودة فيها الخلايا السيليكونية من النوع n, وانخفاض معامل درجة الحرارة فيها مقارنةً بالرقائق السيليكونية ذات النوع P, كما أنها تمتلك تحلل ضوئي أقل من الخلايا السيليكونية ذات النوع P, كون الجزء الأكبر من الرقاقة السيليكونية ذات النوع n مخمّل بالفوسفور ما يؤدي إلى وجود عدد أقل من الأزواج بورون-أوكسجين فيها. هذا و تسمح الخلايا السيليكونية بتقنية ال PERT من النوع n بتشكيل بنية تكاملية تدعى البنية ذات أكسيد نفق التوصيل المخمّل Tunnel Oxide Passivated CONtact (TOPCON) التي قد تتيح إمكانية تحسين كفاءة الخلايا الشمسية الكهروضوئية مستقبلاً.

تتضمن عملية التوزيع والنشر الكامل للسطح الخلفي عمليات إضافية تتطلب درجات حرارة مرتفعة مثل توزيع ثلاثي بروميد البورون BBr3 وأوكسي كلوريد الفوسفور Phosphorus oxychloride (POCL), مما يؤدي إلى تكاليف مادية إضافية ويجعل من عملية تصنيع الخلايا PERT أغلى مادياً من عملية تصنيع الخلايا PERC.

المصدر

PV-manufacturing.org