طلاء جديد مضاد للانعكاس للخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون
قام فريق بحث دولي بتطوير طلاء جديد مضاد للانعكاس يعتمد على ثاني أكسيد السيليكون وثاني أكسيد الزركونيوم. وبحسب التقارير، فإنه يقلل من خسائر الانعكاس في الخلايا الشمسية، مع تحسين خصائص امتصاص الضوء.
Image Source: Cpkenya.org
نجح فريق دولي من العلماء في استخدام ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) وثاني أكسيد الزركونيوم (ZrO2) كطلاء مضاد للانعكاس للخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون المتعدد الكريستالات.
وأوضح الفريق، أن الطلاء المضاد للانعكاس يهدف بشكل أساسي إلى تقليل خسائر الانعكاس، وبالتالي تحسين خصائص الامتصاص للمواد شبه الموصلة، وهو غالبًا السيليكون، وتسهيل تحويله إلى طاقة كهربائية. وهذا أمر ضروري لزيادة كفاءة الخلايا الشمسية.
بالإضافة إلى ذلك، قاموا أيضًا باختبار تأثير طلاء SiO2-ZrO2 الممزوج، بنسبة 1: 1، على أداء الخلية.
لإجراء أبحاثهم، حصلت المجموعة على خلايا شمسية من السيليكون متعدد الكريستالات بقياس 5.0 سم × 4.0 سم وبكفاءة تبلغ 14.4٪. ثم قاموا بطلائها إما بـ SiO2 أو ZrO2 أو SiO2-ZrO2 باستخدام تقنية طلاء الرشح الترددي (RF). لضمان توزيع موحد تقريبًا، و خضع الخليط للطحن الميكانيكي باستخدام الهاون والمدقة لمدة 120 دقيقة تقريبًاا.
تستخدم تقنية طلاء الرشح الترددي طاقة التردد اللاسلكي لتوليد البلازما ورشق المادة على الهدف من ركيزة. و في العملية الموضحة في هذه الدراسة، تم تأين غاز الأرجون لتكوين بلازما أثناء عملية الرشح. واستمرت عملية الطلاء 45 دقيقة في درجة حرارة الغرفة.
بعد طلاء الخلايا الثلاث، قام الأكاديميون بتقييم امتصاص الضوء ونفاذه وقارنوا أداءها مع أداء الخلايا المرجعية الغير مطلية.
وبناءً على نتائج قياس I–V، كانت كفاءة تحويل الطاقة للخلية غير المطلية 14.4٪، بينما كانت كفاءة عينة SiO2-ZrO2 17.6٪. وبلغت كفاءة عينة SiO2 فقط 15.6٪، بينما بلغت كفاءة عينة ZrO2 فقط 16.7٪.
وأضاف الباحثون أنه تم قياس قيم الجذر التربيعي المتوسط (RMS) للخشونة لخلايا شمسية مطلية بمخاليط SiO2 و ZrO2 و SiO2-ZrO2 على التوالي عند 35.42 نانومتر و 47.47 نانومتر و 62.36 نانومتر. كما أن زيادة خشونة السطح قد تساهم أيضًا في تقليل خسائر الانعكاس المحتملة وتحسين نفاذ الضوء.
أُجري البحث من قبل علماء من عدة جامعات مثل جامعة الأميرة نورة بنت عبد الرحمن وجامعة الأمير سطام بن عبد العزيز وجامعة القصيم في المملكة العربية السعودية، بالإضافة إلى كلية كونجو الهندسية وكلية فيلار للهندسة والتكنولوجيا بالهند. كما ضمت المجموعة باحثين من جامعة King Mongkut’s التكنولوجية في شمال بانكوك بتايلاند والمركز القومي للبحوث بمصر.
