انواع سلول های خورشیدی چندپیوندی (Tandem)

جولای 31, 2024
ارسال شده توسط admin

09 فوریه

تولید یک سلول تندم به دلیل ضخامت ‌های بسیار کم و سختی‌های مربوط به گرفتن جریان از بین لایه‌ها، اصلا کار آسانی نیست. با این حال، به نظر می‌رسد که ساخت سلول تندم با استفاده از سلول‌های جدا از هم و نهایتا اتصال دادن آن‌ها خارج از سلول توسط سیم کار را آسان‌تر کند. این مدل همان mechanically stacked است. این تکنیک به طور گسترده‌ای توسط شرکت Uni Solar برای اتصال سلول‌های سیلیکون آمورف استفاده می‌شود. اما زمانی که لایه‌ها هم به طور مکانیکی و هم به صورت الکتریکی به هم متصل باشند، یعنی در مدل monolithic، کار سخت‌تر خواهد شد. زیرا همانطور که گفته شد، در این سلول‌ها باید جریان تولیدی در هر لایه کنترل شود تا با بقیه هم‌خوانی داشته باشد.

تا کنون ترکیب‌های متنوعی از سلول‌ها برای ساخت سلول تندم مورد استفاده قرار گرفته اند. برای مثال ترکیب سیلیکون آمورف و پروسکایت، پروسکایت و پروسکایت، CIGS و پروسکایت و Dye-Sensitized و CIGS. برای ساخت این سلول‌ها به صورت یکپارچه، با توجه به بندگپ سلول‌ها، سلول زیری و رویی مشخص می‌شود و به ترتیب مواد (مشابه با لایه نشانی در حالت single junction) لایه نشانی می‌شوند. فقط باید در نظر داشت که برای انتقال نور به لایه‌های زیرین، لایه‌ها باید شفاف (transparent) باشند.

برای مثال شکل زیر ترتیب لایه نشانی‌ها در یک سلول تندم CIGS-dye sensitized و یک سلول تندم سیلیکون-پروسکایت را نشان میدهد. همانطور که مشاهده می‌کنید، سلول DSSC یا همان دای با بندگپ بزرگ‌تر بر روی سلول CIGS با بندگپ کوچکتر قرار گرفته است. همچنین سلول پروسکایت با بندگپ بزرگتر از سلول سلیکونی بر روی آن لایه نشانی شده است. با ترکیب این سلول‌ها با یکدیگر، یکسری ملاحظاتی به فرآیند ساخت اضافه می‌شود. برای مثال، در حضور سیلیکون آمورف که پایداری کمی در برابر دمای بالا دارد، به جای استفاده از لایه انتقال الکترون TiO₂ (که نیازمند آنیل شدن در دمای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد را دارد) از لایه نشانی SnO₂ به روش Atomic Layer Deposition استفاده می‌شود. به این ترتیب مشکل دمای بالا حل می‌شود.

انواع سلول‌های تندم در شکل ۲ مشاهده می‌شود. قسمت a، یک سلول دو ترمینالی (دارای دو خروجی) یکپارچه یا monolithic، بخش b، دو ترمینال mechanically stacked، شکل c، سه ترمینال یکپارچه و شکل d، ۴ ترمینالی mechanically stacked را نشان می‌دهد.

در سلول‌های دو ترمینالی، یک لایه به نام لایه بازترکیب، recombination layer، به منظور انتقال جریان بین لایه‌ها (با استفاده از بازترکیب بارهای مخالف) استفاده می‌شود. در شکل ۱ سمت چپ، این لایه همان ITO بین لایه‌ها است.

Tandem solar cell