السيليكون البلوري

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

تتكون الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري إما من السيليكون متعدد البلورات (الجانب الأيسر) أو السيليكون أحادي البلورة (الجانب الأيمن).

السيليكون البلوري ( c-Si ) هو أحد الأشكال البلورية للسيليكون ، إما السيليكون متعدد البلورات (poly-Si، ويتكون من بلورات صغيرة)، أو السيليكون أحادي البلورة (mono-Si، وهو بلورة متصلة ). يُعد السيليكون البلوري المادة شبه الموصلة السائدة المستخدمة في تكنولوجيا الخلايا الكهروضوئية لإنتاج الخلايا الشمسية . تُجمّع هذه الخلايا في ألواح شمسية كجزء من نظام كهروضوئي لتوليد الطاقة الشمسية من ضوء الشمس.

في مجال الإلكترونيات، يُعد السيليكون البلوري عادةً الشكل أحادي البلورة للسيليكون، ويُستخدم في إنتاج الرقائق الإلكترونية . يحتوي هذا السيليكون على مستويات شوائب أقل بكثير من تلك المطلوبة للخلايا الشمسية. تتضمن عملية إنتاج السيليكون المستخدم في أشباه الموصلات تنقية كيميائية لإنتاج سيليكون متعدد البلورات فائق النقاء، تليها عملية إعادة تبلور لإنماء سيليكون أحادي البلورة. ثم تُقطع الأسطوانات إلى رقائق لمزيد من المعالجة.

تُعرف الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري عادةً بالخلايا الشمسية التقليدية أو خلايا الجيل الأول ، نظرًا لتطويرها في خمسينيات القرن الماضي وبقائها النوع الأكثر شيوعًا حتى الآن. [ 1 ] [ 2 ] ولأنها تُصنع من رقائق شمسية بسمك يتراوح بين 160 و190 ميكرومتر - وهي شرائح من كتل السيليكون المستخدمة في صناعة الخلايا الشمسية - تُسمى أحيانًا بالخلايا الشمسية القائمة على الرقائق . [ 3 ] 

الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري (c-Si) هي خلايا أحادية الوصلة ، وتتميز عمومًا بكفاءة أعلى من التقنيات المنافسة لها، وهي خلايا الجيل الثاني من الخلايا الشمسية الرقيقة ، وأهمها خلايا كبريتيد الكادميوم والتيلوريوم ( CdTe ) وكبريتيد سيلينيد الإنديوم والغاليوم ( CIGS ) والسيليكون غير المتبلور (a-Si). السيليكون غير المتبلور هو شكل متآصل من السيليكون، وكلمة " غير متبلور " تعني "بلا شكل" لوصف حالته غير البلورية. [ 4 ] : ​​29

ملخص

سوق الطاقة الشمسية الكهروضوئية العالمي حسب التكنولوجيا في عام 2021. [ 5 ] : 24، 25
  1. كادميوم تيلورايد (4.10%)
  2. السيليكون غير المتبلور (0.10%)
  3. CIGS (0.80%)
  4. أحادي السيليكون (82.0%)
  5. متعدد السيليكون (13.0%)

تصنيف

تتراوح الأشكال المتآصلة للسيليكون من بنية بلورية أحادية إلى بنية غير منتظمة تمامًا وغير متبلورة، مع وجود عدة أنواع وسيطة. علاوة على ذلك، قد يحمل كل شكل من هذه الأشكال المختلفة عدة أسماء، بل وأكثر من ذلك من الاختصارات، مما يُسبب غالبًا ارتباكًا لغير المتخصصين، لا سيما وأن بعض المواد وتطبيقاتها في تقنية الخلايا الكهروضوئية ذات أهمية ثانوية، بينما تتمتع مواد أخرى بأهمية بالغة.

صناعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية

في صناعة الخلايا الكهروضوئية، تُصنف المواد عادةً إلى الفئتين التاليتين:

أجيال

بدلاً من ذلك، يمكن تصنيف أنواع مختلفة من الخلايا الشمسية و/أو موادها شبه الموصلة حسب الأجيال:

  • تتكون الخلايا الشمسية من الجيل الأول من السيليكون البلوري، وتسمى أيضًا الخلايا الشمسية التقليدية القائمة على الرقائق، وتشمل مواد أشباه الموصلات أحادية البلورة (أحادية السيليكون) ومتعددة البلورات (متعددة السيليكون).
  • تعتمد الخلايا أو الألواح الشمسية من الجيل الثاني على تقنية الأغشية الرقيقة، ولها أهمية تجارية كبيرة. وتشمل هذه الخلايا والألواح المصنوعة من كبريتيد الكادميوم والتيلوريوم (CdTe) وكبريتيد سيلينيد الإنديوم والغاليوم (CIGS) والسيليكون غير المتبلور.
  • غالباً ما يتم تصنيف الخلايا الشمسية من الجيل الثالث على أنها تقنيات ناشئة ذات أهمية سوقية ضئيلة أو معدومة، وتشمل مجموعة كبيرة من المواد، معظمها عضوية، وغالباً ما تستخدم مركبات عضوية معدنية.

يمكن القول إن الخلايا الكهروضوئية متعددة الوصلات لا تنتمي إلى أي من هذين الجيلين. يتكون أشباه الموصلات ثلاثية الوصلات النموذجية من InGaP / (In)GaAs / Ge . [ 6 ] [ 7 ]

مقارنة المواصفات الفنية

فئاتتكنولوجياη (%)V OC (V)أنا SC (أ)واط/ م²t ( ميكرومتر )
الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقةa-Si13.16.30.0089331
كادميوم تيلورايد16.50.860.029–5
CIGS20.5–––

الحصة السوقية

حصة السوق العالمية للخلايا الكهروضوئية حسب التكنولوجيا 1980-2021 [ 5 ] : 24، 25

في عام 2013، هيمنت تقنية السيليكون البلوري التقليدية على إنتاج الخلايا الكهروضوئية عالميًا، حيث تصدرت تقنية السيليكون متعدد البلورات السوق متقدمةً على تقنية السيليكون أحادي البلورة، بنسبة 54% و36% على التوالي. وخلال السنوات العشر الماضية، استقرت حصة تقنيات الأغشية الرقيقة في السوق العالمية دون 18%، وتبلغ حاليًا 9%. وفي سوق الأغشية الرقيقة، تتصدر تقنية كادميوم تيلورايد (CdTe) السوق بإنتاج سنوي قدره 2 جيجاواط ( 5%)، تليها تقنيتا السيليكون غير المتبلور (a-Si) وسيلينيد الإنديوم والغاليوم والكبريت (CIGS)، بنسبة 2% تقريبًا لكل منهما. [ 4 ] : ​​4، 18 وتبلغ إجمالي سعة الخلايا الكهروضوئية المُستخدمة 139 جيجاواط ( تراكمية حتى عام 2013 )، موزعة بين 121 جيجاواط بتقنية السيليكون البلوري (87%) و18 جيجاواط بتقنية الأغشية الرقيقة (13%). [ 4 ] : ​​41   

كفاءة

كفاءة تحويل أفضل الخلايا الشمسية البحثية في جميع أنحاء العالم لمختلف تقنيات الخلايا الكهروضوئية منذ عام 1976

تصف كفاءة تحويل الطاقة في الأجهزة الكهروضوئية نسبة الطاقة الكهربائية الخارجة إلى الطاقة الضوئية الداخلة. تتميز الخلية الشمسية الواحدة عمومًا بكفاءة أفضل، أو أعلى، من كفاءة وحدة شمسية كاملة. بالإضافة إلى ذلك، فإن كفاءة المختبرات دائمًا ما تكون أعلى بكثير من كفاءة المنتجات المباعة تجاريًا.

خلايا المختبر

في عام 2013، سجلت خلايا السيليكون البلوري أعلى كفاءة في المختبر. ومع ذلك، تليها مباشرة خلايا السيليكون المتعدد، ثم خلايا تيلوريد الكادميوم، ثم خلايا سيلينيد النحاس والإنديوم والغاليوم.

  1. 25.6% - خلية أحادية السيليكون
  2. 20.4% — خلية متعددة السيليكون
  3. 21.7% — خلية CIGS
  4. 21.5% - خلية كادميوم تيلورايد

نسبة الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون ذات التلامس من كلا الجانبين اعتبارًا من عام 2021: 26% وربما أكثر. [ 8 ] [ 9 ]

الوحدات

ارتفع متوسط ​​كفاءة وحدات السيليكون البلوري التجارية من حوالي 12% إلى 16% خلال السنوات العشر الماضية. وفي الفترة نفسها، تحسنت كفاءة وحدات كادميوم تيلورايد من 9% إلى 16%. وكانت الوحدات التي حققت أفضل أداء في ظروف المختبر عام 2014 مصنوعة من السيليكون أحادي البلورة، حيث تفوقت كفاءتها بنسبة 7% على كفاءة الوحدات المنتجة تجاريًا (23% مقابل 16%)، مما يشير إلى أن تقنية السيليكون التقليدية لا تزال تمتلك إمكانات للتحسين، وبالتالي الحفاظ على ريادتها. [ 4 ] : ​​6

تكاليف الطاقة للتصنيع

يُعدّ السيليكون البلوري مكلفًا من حيث الطاقة، إذ يُنتج عن طريق اختزال رمال الكوارتز عالية الجودة في فرن كهربائي . وقد تُنتج الكهرباء المُولّدة لهذه العملية انبعاثات غازات دفيئة . وتتم عملية الصهر هذه، التي تستخدم فحم الكوك، عند درجات حرارة عالية تتجاوز 1000  درجة مئوية، وهي عملية كثيفة الاستهلاك للطاقة، إذ تستهلك حوالي 11 كيلوواط ساعة لكل كيلوغرام من السيليكون. [ 10 ]

قد تكون متطلبات الطاقة لهذه العملية لكل وحدة من معدن السيليكون المُنتَج غير مرنة نسبيًا. ومع ذلك، فقد تحققت تخفيضات كبيرة في تكلفة الطاقة لكل منتج كهروضوئي، وذلك بفضل زيادة كفاءة خلايا السيليكون في تحويل ضوء الشمس، وتقطيع سبائك السيليكون الأكبر حجمًا إلى رقائق أرق مع تقليل الفاقد، وإعادة تدوير نفايات السيليكون الناتجة عن التصنيع، وانخفاض تكاليف المواد. [ 4 ] : ​​29

سمية

باستثناء السيليكون غير المتبلور ، تستخدم معظم تقنيات الخلايا الكهروضوئية التجارية معادن ثقيلة سامة . غالبًا ما تستخدم تقنية CIGS طبقة عازلة من كبريتيد الكادميوم (CdS ) ، كما أن مادة أشباه الموصلات في تقنية CdTe نفسها تحتوي على الكادميوم السام (Cd). في حالة وحدات السيليكون المتبلور، تحتوي مادة اللحام التي تربط أسلاك النحاس في الخلايا على حوالي 36% من الرصاص (Pb). علاوة على ذلك، تحتوي المعجونة المستخدمة في طباعة الشاشة للوصلات الأمامية والخلفية على آثار من الرصاص، وأحيانًا الكادميوم أيضًا. تشير التقديرات إلى أنه تم استخدام حوالي 1000 طن متري من الرصاص في 100 جيجاوات من وحدات الطاقة الشمسية المصنوعة من السيليكون المتبلور. مع ذلك، لا توجد حاجة أساسية للرصاص في سبيكة اللحام. [ 11 ]

ملكيات

أصبح السيليكون البلوري ذا أهمية بالغة في مجالي أشباه الموصلات والطاقة الشمسية، ويعود ذلك أساسًا إلى خصائصه الإلكترونية، وتحديدًا نطاق التكافؤ المعتدل وحركية حاملات الشحنة العالية. [ 12 ] إلا أن الخصائص الميكانيكية لرقائق السيليكون البلوري هي التي سمحت بتوسيع نطاق إنتاج هذه المادة وتسويقها تجاريًا، إذ تتكامل الخصائص الميكانيكية والإلكترونية بشكل وثيق. كما أن سهولة تصنيع رقائق السيليكون البلوري تُعزى إلى حد كبير إلى خصائصها الميكانيكية.

الخصائص الميكانيكية للسيليكون أحادي البلورة النقي غير المشوب مذكورة أدناه. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] ونظرًا لبنيته البلورية المكعبة الماسية، فإن بعض هذه الخصائص غير متجانسة، وتعتمد على الاتجاه البلوري الذي تُقاس عليه، أو على المستوى البلوري الذي تُقطع الرقائق على طوله.

الخواص الميكانيكية للسيليكون البلوري
ملكيةقيمةوحدةطريقة
معامل القص64معدل تراكميفوغت-رويس-هيل (VRH)
معامل الحجم89معدل تراكميVRH
معامل يونغ130معدل تراكميVRH على طول [100]
168معدل تراكميVRH على طول [110]
187معدل تراكميVRH على طول [111]
نسبة بواسون0.21لا أحد
مؤشر التباين العالمي0.23لا أحد
صلابة13معدل تراكمياختبار بيركوفيتش النانوي للصلابة

تُعدّ هذه الخصائص الميكانيكية ذات أهمية بالغة لكلٍّ من صناعة أشباه الموصلات، حيث تُستخدم ركائز السيليكون كدعامات للدوائر، وصناعة الخلايا الكهروضوئية، حيث تتعرض ألواح السيليكون الشمسية غالبًا لظروف جوية قاسية. في كلتا الحالتين، يُطعّم السيليكون البلوري عادةً بعناصر أخرى (عناصر المجموعة 13 لزيادة حاملات الشحنة الموجبة، وعناصر المجموعة 15 لزيادة حاملات الشحنة السالبة) لزيادة الموصلية وتغيير فجوة الطاقة، مما يُعدّل الخصائص الميكانيكية في الوقت نفسه. وقد أظهرت الدراسات أن زيادة تركيز الشوائب يُمكن أن يُقلّل معامل القص، ويزيد معامل الحجم، ويُقلّل الصلابة (معامل المرونة)، ويُحوّل المادة من حالة الهشاشة إلى حالة الليونة. [ 16 ] ينتج عن ذلك زيادة عامة في المتانة، وهو أمر مفيد في التصنيع، بالإضافة إلى زيادة المرونة والليونة.

في صناعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، ازداد الطلب مؤخرًا على الخلايا الشمسية المرنة التي يمكن تركيبها على أسطح متنوعة غير مستوية أو متحركة، ودمجها في الهياكل القائمة. ورغم نضج هذه التقنية نسبيًا، حافظت الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري على ريادتها كأكثر تقنيات الطاقة الشمسية انتشارًا وكفاءة في السوق، ولذا سعى الباحثون طويلًا إلى تطويرها لجعلها مرنة وخفيفة الوزن. [ 17 ] إلا أن هذا الهدف ظل بعيد المنال نظرًا للتحدي الكبير الذي يمثله هشاشة السيليكون البلوري. وفي دراسة رائدة حديثة، طور باحثون من الصين طريقة لإنتاج رقائق سيليكون بلورية مرنة. [ 14 ] عند قطع رقائق السيليكون البلوري، تُصنع عادةً زخارف دقيقة على سطحها لزيادة مساحة السطح وتحسين امتصاص الضوء. [ 18 ] تُنتج هذه التقنية العديد من التجاويف الحادة التي تتشكل عندها الشقوق بسهولة عند ثني الرقاقة، مما يؤدي في النهاية إلى كسور هشة. كحل لهذه المشكلة، قام الباحثون بتخفيف حدة أطراف الرقاقة، مما أدى إلى القضاء على مصدر الكسور، وبالتالي إنشاء خلايا شمسية من السيليكون البلوري تحافظ على كفاءة تحويل الطاقة الخاصة بها طوال دورات الانحناء. [ 14 ]

تقنيات الخلايا

خلية شمسية من نوع PERC

تتكون الخلايا الشمسية ذات التلامس الخلفي للباعث المُخَمَّل (PERC) [ 19 ] من إضافة طبقة إضافية إلى الجانب الخلفي للخلية الشمسية. تعمل هذه الطبقة العازلة الخاملة على عكس الضوء غير الممتص إلى الخلية الشمسية لمحاولة امتصاص ثانية، مما يزيد من كفاءة الخلية الشمسية. [ 20 ]

تُصنع خلية PERC من خلال عملية ترسيب طبقة إضافية وعملية حفر. يمكن إجراء الحفر إما بالمعالجة الكيميائية أو الليزرية. يستخدم حوالي 80% من الألواح الشمسية حول العالم تصميم PERC. [ 21 ] فاز مارتن غرين، وأندرو بلاكرز، وجيان هوا تشاو، وأي هوا وانغ بجائزة الملكة إليزابيث للهندسة عام 2023 لتطويرهم خلية PERC الشمسية. [ 22 ]

خلية شمسية HIT

مخطط خلية HIT

تتكون الخلية الشمسية HIT من رقاقة سيليكون أحادية الطبقة رقيقة محاطة بطبقات رقيقة للغاية من السيليكون غير المتبلور . [ 23 ] يشير اختصار HIT إلى " الوصلة غير المتجانسة ذات الطبقة الرقيقة الجوهرية". تُنتج خلايا HIT من قبل شركة باناسونيك اليابانية متعددة الجنسيات للإلكترونيات (انظر أيضًا سانيو §  الخلايا الشمسية والمحطات ). [ 24 ] وقد أفادت باناسونيك والعديد من المجموعات الأخرى عن مزايا عديدة لتصميم HIT مقارنةً بنظيره التقليدي المصنوع من السيليكون البلوري (c-Si).

  1. يمكن أن تعمل طبقة السيليكون غير المتبلور الجوهرية كطبقة فعالة لتخميل سطح رقاقة السيليكون البلوري.
  2. يعمل السيليكون غير المتبلور المطعّم بـ p+/n+ كمصدر باعث/طبقة عازلة فعالة للخلية.
  3. يتم ترسيب طبقات السيليكون غير المتبلور (a-Si) عند درجة حرارة أقل بكثير، مقارنة بدرجات حرارة المعالجة لتقنية السيليكون البلوري المنتشر التقليدية.
  4. تتميز خلية HIT بمعامل درجة حرارة أقل مقارنة بتقنية خلية السيليكون البلوري (c-Si).

بفضل كل هذه المزايا، تعتبر هذه الخلية الشمسية الجديدة ذات الوصلة غير المتجانسة بديلاً واعداً ومنخفض التكلفة للخلايا الشمسية التقليدية القائمة على السيليكون البلوري.

تصنيع خلايا HIT

تختلف تفاصيل تسلسل التصنيع من مجموعة إلى أخرى. عادةً ما  تُستخدم رقائق السيليكون البلوري (c-Si) عالية الجودة، المُنمّاة بتقنية تشوخرالسكي/فلوروكربون (CZ/FZ) (بعمر افتراضي يبلغ حوالي 1 مللي ثانية)، كطبقة امتصاص في خلايا HIT. باستخدام محاليل قلوية، مثل هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) أو هيدروكسيد الميثان (CH₃ ) ₄NOH ، يتم تشكيل سطح (100) للرقاقة لتكوين أهرامات  بارتفاع 5-10 ميكرومتر. بعد ذلك، تُنظف الرقاقة باستخدام محاليل بيروكسيد الهيدروجين وحمض الهيدروفلوريك (HF). يلي ذلك ترسيب طبقة تخميل من السيليكون غير المتبلور (a-Si) الجوهري، عادةً من خلال الترسيب الكيميائي للبخار المعزز بالبلازما (PECVD) أو الترسيب الكيميائي للبخار بالأسلاك الساخنة (Hot-wire CVD). [ 25 ] [ 26 ] يُستخدم غاز السيلان (SiH₄) المخفف بالهيدروجين (H₂ ) كمادة أولية. تُحافظ على درجة حرارة وضغط الترسيب عند 200  درجة مئوية و0.1-1  تور. يُعد التحكم الدقيق في هذه الخطوة ضروريًا لتجنب تكوين السيليكون المعيب. [ 27 ]

أظهرت دورات الترسيب والتلدين ومعالجة بلازما الهيدروجين فعاليةً ممتازةً في تخميل السطح. [ 28 ] [ 29 ] يُستخدم غاز ثنائي البوران أو ثلاثي ميثيل البورون الممزوج بـ SiH4 لترسيب طبقة السيليكون غير المتبلور من النوع p، بينما يُستخدم غاز الفوسفين الممزوج بـ SiH4 لترسيب طبقة السيليكون غير المتبلور من النوع n. وقد تبين أن الترسيب المباشر لطبقات السيليكون غير المتبلور المُطعّم على رقاقة السيليكون البلوري يُظهر خصائص تخميل ضعيفة للغاية. [ 30 ] يُعزى ذلك على الأرجح إلى توليد العيوب الناجمة عن المُطعّم في طبقات السيليكون غير المتبلور. [ 31 ] يُستخدم أكسيد الإنديوم والقصدير (ITO) المُرسب بالرش عادةً كطبقة أكسيد موصلة شفافة (TCO) فوق طبقة السيليكون غير المتبلور الأمامية والخلفية في التصميم ثنائي الوجه، نظرًا لمقاومة السيليكون غير المتبلور الجانبية العالية.

يُرسب عادةً على الجانب الخلفي للخلية المعدنية بالكامل لتجنب انتشار المعدن الخلفي ولتحقيق مطابقة المعاوقة للضوء المنعكس. [ 32 ] تُرسب شبكة الفضة/الألومنيوم بسماكة 50-100 ميكرومتر باستخدام الطباعة الاستنسلية للموصل الأمامي والموصل الخلفي في التصميم ثنائي الوجه. يمكن الاطلاع على الوصف التفصيلي لعملية التصنيع في [ 33 ] .

النمذجة الكهروضوئية وتوصيف خلايا HIT

تتناول الدراسات المنشورة العديد من الأبحاث لتفسير اختناقات نقل الشحنات في هذه الخلايا. وقد خضعت منحنيات التيار-الجهد التقليدية في الضوء والظلام لدراسات مستفيضة [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] ، ولوحظ أنها تتضمن العديد من الخصائص غير البديهية التي لا يمكن تفسيرها باستخدام نظرية ثنائي الخلية الشمسية التقليدية [ 37 ] . ويعود ذلك إلى وجود وصلة غير متجانسة بين طبقة السيليكون غير المتبلور (a-Si) الداخلية ورقاقة السيليكون المتبلور (c-Si)، مما يُضيف تعقيدات إضافية إلى تدفق التيار [ 34 ] [ 38 ] . إضافةً إلى ذلك، بُذلت جهود كبيرة لتوصيف هذه الخلية الشمسية باستخدام قياسات الجهد-التيار [ 39 ] [ 40 ] ، وقياسات مطيافية المعاوقة [ 39 ] [ 41 ] [ 42 ] ، وقياس الجهد الضوئي السطحي [ 43 ] ، وقياسات جهد الدائرة المفتوحة (Voc) [ 44 ] [ 45 ]، وذلك للحصول على معلومات تكميلية.

علاوة على ذلك، يجري العمل بنشاط على عدد من التحسينات في التصميم، مثل استخدام باعثات جديدة، [ 46 ] وتكوين ثنائي الوجه، وتكوين التلامس الخلفي المتشابك (IBC) [ 47 ] وتكوين ثنائي الوجه المتسلسل [ 48 ] .

أحادي السيليكون

رسم تخطيطي للأشكال المتآصلة للسيليكون

السيليكون أحادي البلورة (mono c-Si) هو شكل من أشكال السيليكون يتميز بتجانس بنيته البلورية في جميع أنحاء المادة؛ حيث تكون خصائص التوجيه، ومعامل الشبكة، والخصائص الإلكترونية ثابتة في جميع أنحاء المادة. [ 49 ] غالبًا ما تُدمج ذرات التطعيم، مثل الفوسفور والبورون، في الطبقة الرقيقة لجعل السيليكون من النوع n أو النوع p على التوالي. يُصنع السيليكون أحادي البلورة على شكل رقائق سيليكون، عادةً باستخدام طريقة تشوخرالسكي للنمو ، وقد يكون مكلفًا للغاية اعتمادًا على الحجم القطري لرقاقة البلورة الأحادية المطلوبة (حوالي 200 دولار أمريكي  لرقاقة سيليكون بحجم 300 مم). [ 49 ] على الرغم من فائدة هذه المادة أحادية البلورة، إلا أنها تُعد من أهم النفقات المرتبطة بإنتاج الخلايا الكهروضوئية، حيث يُعزى ما يقرب من 40% من السعر النهائي للمنتج إلى تكلفة رقاقة السيليكون الأولية المستخدمة في تصنيع الخلية. [ 50 ]

السيليكون متعدد البلورات

يتكون السيليكون متعدد البلورات  من العديد من حبيبات السيليكون الصغيرة ذات التوجه البلوري المتنوع، والتي يزيد حجمها عادةً عن 1  مم. ويمكن تصنيع هذه المادة بسهولة عن طريق تبريد السيليكون السائل باستخدام بلورة بذرة ذات بنية بلورية مرغوبة. بالإضافة إلى ذلك، توجد طرق أخرى لتكوين السيليكون متعدد البلورات ذي الحبيبات الأصغر (poly-Si)، مثل الترسيب الكيميائي للبخار عند درجات حرارة عالية (CVD). [ 51 ]

لا يُصنف ضمن السيليكون البلوري

لا تُصنف هذه الأشكال المتآصلة للسيليكون ضمن السيليكون البلوري، بل تنتمي إلى مجموعة الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة .

السيليكون غير المتبلور

لا يمتلك السيليكون غير المتبلور (a-Si) ترتيبًا دوريًا طويل المدى. ويُحدّ من استخدام السيليكون غير المتبلور في الخلايا الكهروضوئية كمادة مستقلة بعض الشيء خصائصه الإلكترونية الضعيفة. [ 52 ] ومع ذلك، عند دمجه مع السيليكون الميكروكريستالي في خلايا شمسية ترادفية وثلاثية الوصلات، يمكن تحقيق كفاءة أعلى من تلك التي تُحققها الخلايا الشمسية أحادية الوصلة. [ 53 ] يسمح هذا التجميع الترادفي للخلايا الشمسية بالحصول على مادة رقيقة ذات فجوة نطاق تبلغ حوالي 1.12  إلكترون فولت (وهي نفس فجوة نطاق السيليكون أحادي البلورة) مقارنةً بفجوة نطاق السيليكون غير المتبلور.فجوة نطاق طاقة تتراوح بين 1.7 و1.8  إلكترون فولت . ولذلك، تُعد الخلايا الشمسية الترادفية جذابة لأنها يمكن تصنيعها بفجوة نطاق طاقة مماثلة للسيليكون أحادي البلورة ولكن بسهولة تصنيع السيليكون غير المتبلور.

السيليكون النانوي البلوري

السيليكون النانوي البلوري (nc-Si)، المعروف أحيانًا باسم السيليكون الميكروكريستالي (μc-Si)، هو شكل من أشكال السيليكون المسامي . [ 54 ] وهو شكل متآصل من السيليكون ذو بنية شبه بلورية ، ويشبه السيليكون غير المتبلور (a-Si) في احتوائه على طور غير متبلور . إلا أن الاختلاف بينهما يكمن في احتواء السيليكون النانوي البلوري على حبيبات صغيرة من السيليكون البلوري داخل الطور غير المتبلور. وهذا على عكس السيليكون متعدد التبلور (poly-Si) الذي يتكون فقط من حبيبات سيليكون بلورية تفصل بينها حدود الحبيبات. ويكمن الاختلاف في حجم الحبيبات البلورية. فمعظم المواد ذات الحبيبات في نطاق الميكرومتر هي في الواقع سيليكون متعدد التبلور دقيق الحبيبات، لذا يُعد مصطلح "السيليكون النانوي البلوري" أدق. ويشير مصطلح "السيليكون النانوي البلوري" إلى مجموعة من المواد التي تقع في منطقة الانتقال من الطور غير المتبلور إلى الطور الميكروكريستالي في طبقة السيليكون الرقيقة.

السيليكون الأولي البلوري

يتميز السيليكون الأولي البلوري بكفاءة أعلى من السيليكون غير المتبلور (a-Si)، وقد ثبت أيضًا أنه يحسن الاستقرار، ولكنه لا يقضي عليه تمامًا. [ 55 ] [ 56 ] الطور الأولي البلوري هو طور مميز يحدث أثناء نمو البلورات ويتطور إلى شكل دقيق التبلور .

يتميز السيليكون الأولي البلوري بامتصاص منخفض نسبيًا بالقرب من فجوة النطاق نظرًا لبنيته البلورية الأكثر انتظامًا. ولذلك، يمكن دمج السيليكون الأولي البلوري والسيليكون غير المتبلور في خلية شمسية ترادفية، حيث تمتص الطبقة العلوية الرقيقة من السيليكون الأولي البلوري الضوء ذي الأطوال الموجية القصيرة، بينما تمتص الطبقة السفلية من السيليكون غير المتبلور الأطوال الموجية الأطول.

تحول السيليكون غير المتبلور إلى سيليكون متبلور

يمكن تحويل السيليكون غير المتبلور إلى سيليكون متبلور باستخدام عمليات التلدين الحراري المعروفة والمطبقة على نطاق واسع. تتطلب الطريقة التقليدية المستخدمة في الصناعة مواد متوافقة مع درجات الحرارة العالية، مثل زجاج خاص يتحمل درجات الحرارة العالية، وهو مكلف الإنتاج. ومع ذلك، توجد العديد من التطبيقات التي لا تُعد فيها هذه الطريقة الإنتاجية جذابة بطبيعتها.

التبلور الناتج عن درجات الحرارة المنخفضة

أصبحت الخلايا الشمسية المرنة محط اهتمام كبير في مجال توليد الطاقة المتكاملة الأقل وضوحًا مقارنةً بمزارع الطاقة الشمسية التقليدية. يمكن وضع هذه الوحدات في أماكن يصعب فيها استخدام الخلايا التقليدية، مثل لفها حول أعمدة الهاتف أو أبراج الاتصالات. في هذا التطبيق، تُطبّق مادة كهروضوئية على ركيزة مرنة، غالبًا ما تكون بوليمرية. لا تتحمل هذه الركائز درجات الحرارة العالية التي تتعرض لها أثناء عمليات التلدين التقليدية. ولذلك، دُرست على نطاق واسع طرق جديدة لتبلور السيليكون دون التأثير على الركيزة الأساسية. يُعدّ التبلور المُحفّز بالألومنيوم (AIC) والتبلور الموضعي بالليزر من الطرق الشائعة في الأبحاث العلمية، إلا أنها لا تُستخدم على نطاق واسع في الصناعة.

في كلتا الطريقتين، يُنمّى السيليكون غير المتبلور باستخدام تقنيات تقليدية مثل الترسيب الكيميائي للبخار المعزز بالبلازما (PECVD). وتختلف طرق التبلور أثناء المعالجة اللاحقة للترسيب. ففي التبلور المُحفَّز بالألومنيوم،  تُرسَّب طبقة رقيقة من الألومنيوم (50 نانومتر أو أقل) بواسطة الترسيب الفيزيائي للبخار على سطح السيليكون غير المتبلور. ثم تُعالَج هذه الطبقة بالتلدين عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا تتراوح بين 140  و200  درجة مئوية في الفراغ. ويُعتقد أن الألومنيوم الذي ينتشر في السيليكون غير المتبلور يُضعف الروابط الهيدروجينية الموجودة، مما يسمح بتكوين البلورات ونموها. [ 57 ] وقد أظهرت التجارب أنه يمكن إنتاج سيليكون متعدد التبلور بحبيبات يتراوح حجمها بين 0.2 و0.3  ميكرومتر عند درجات حرارة منخفضة تصل إلى 150  درجة مئوية. وتعتمد النسبة الحجمية للطبقة المتبلورة على مدة عملية التلدين. [ 57 ]

تُنتج عملية التبلور المُحفَّز بالألومنيوم سيليكونًا متعدد البلورات بخصائص بلورية وإلكترونية مناسبة تجعله مرشحًا لإنتاج أغشية رقيقة متعددة البلورات للخلايا الكهروضوئية. [ 57 ] ويمكن استخدام هذه العملية لتوليد أسلاك نانوية من السيليكون البلوري وهياكل نانوية أخرى.

هناك طريقة أخرى لتحقيق النتيجة نفسها، وهي استخدام الليزر لتسخين السيليكون موضعيًا دون تسخين الركيزة الأساسية إلى ما يتجاوز حدًا أقصى لدرجة الحرارة. يُستخدم ليزر الإكسيمر، أو بديلًا عنه، ليزر أخضر مثل ليزر Nd:YAG ذي التردد المضاعف، لتسخين السيليكون غير المتبلور، مما يوفر الطاقة اللازمة لبدء نمو الحبيبات. يجب التحكم بدقة في كثافة طاقة الليزر لتحفيز التبلور دون التسبب في انصهار واسع النطاق. يحدث تبلور الطبقة الرقيقة عندما ينصهر جزء صغير جدًا منها ويُترك ليبرد. من الناحية المثالية، ينبغي أن يُذيب الليزر طبقة السيليكون عبر سمكها بالكامل، دون إتلاف الركيزة. ولتحقيق هذه الغاية، تُضاف أحيانًا طبقة من ثاني أكسيد السيليكون لتكون بمثابة حاجز حراري. [ 58 ] يتيح ذلك استخدام ركائز لا يمكن تعريضها لدرجات الحرارة العالية للمعالجة الحرارية التقليدية، مثل البوليمرات. تُعد الخلايا الشمسية المدعومة بالبوليمر ذات أهمية بالغة لأنظمة إنتاج الطاقة المتكاملة بسلاسة، والتي تتضمن وضع الخلايا الكهروضوئية على الأسطح اليومية.

تُعدّ طريقة استخدام نفث البلازما الحرارية طريقةً ثالثةً لتبلور السيليكون غير المتبلور. وتسعى هذه الاستراتيجية إلى التخفيف من بعض المشكلات المرتبطة بمعالجة الليزر، وتحديدًا صغر منطقة التبلور وارتفاع تكلفة العملية على نطاق الإنتاج. ويُعدّ موقد البلازما جهازًا بسيطًا يُستخدم لتلدين السيليكون غير المتبلور حراريًا. وبالمقارنة مع طريقة الليزر، تُعتبر هذه التقنية أبسط وأقل تكلفة. [ 59 ] ويُعدّ التلدين بموقد البلازما جذابًا نظرًا لإمكانية تغيير معايير العملية وأبعاد الجهاز بسهولة للحصول على مستويات أداء متفاوتة.  ويمكن الحصول على مستوى عالٍ من التبلور (حوالي 90%) باستخدام هذه الطريقة. وتشمل عيوبها صعوبة تحقيق تجانس في تبلور الطبقة الرقيقة. وبينما تُطبّق هذه الطريقة بشكل متكرر على السيليكون على ركيزة زجاجية، قد تكون درجات حرارة المعالجة مرتفعة جدًا بالنسبة للبوليمرات.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "مختبرات بيل تُظهر أول خلية شمسية سيليكونية عملية" . aps.org .
  2. ↑ تشابين، د.م.؛ فولر، س.س.؛ بيرسون، ج.ل. (1954). "خلية ضوئية جديدة من السيليكون ذات وصلة p-n لتحويل الإشعاع الشمسي إلى طاقة كهربائية". مجلة الفيزياء التطبيقية . 25 (5): 676-677 . Bibcode : 1954JAP....25..676C . doi : 10.1063/1.1721711 .
  3. ↑ هينيني، م. (ديسمبر 1999). "خواص زرنيخيد الإنديوم والغاليوم المتطابق شبكيًا والمُجهد، تحرير ب. بهاتاشاريا. لندن: INSPEC، معهد المهندسين الكهربائيين، ISBN 0-85296-865-5؛ خواص فوسفيد الإنديوم، لندن: INSPEC، معهد المهندسين الكهربائيين، ISBN 0-85296-491-9؛ خواص زرنيخيد الألومنيوم والغاليوم، تحرير س. أداتشي. لندن: INSPEC، معهد المهندسين الكهربائيين، ISBN 0-85296-558-3" . مجلة الإلكترونيات الدقيقة . 30 (12): 1273-1274 . doi : 10.1016/s0026-2692(99)00043-9 . ISSN 1879-2391 . 
  4. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ "تقرير الخلايا الكهروضوئية" (ملف PDF) . معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية. ٢٨ يوليو ٢٠١٤. مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ ٩ أغسطس ٢٠١٤. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٣١ أغسطس ٢٠١٤ .
  5. 1 2 "تقرير الخلايا الكهروضوئية" (ملف PDF) . معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية. 22 سبتمبر 2022. مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية في 23 سبتمبر 2022.
  6. ↑ خلايا شمسية متعددة الوصلات عالية الكفاءة. مؤرشفة بتاريخ ٢١ مارس ٢٠١٢ في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
  7. ↑ "الخلايا الشمسية متعددة الوصلات" . stanford.edu .
  8. ↑ "خلية شمسية ذات اتصال من كلا الجانبين تسجل رقماً قياسياً عالمياً جديداً بكفاءة 26%" . techxplore.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 مايو 2021 .
  9. ↑ ريختر، أرمين؛ مولر، رالف؛ بينيك، يان؛ فيلدمان، فرانك؛ شتاينهاوزر، بيرند؛ رايشل، كريستيان؛ فيل، أندرياس؛ بيفور، مارتن؛ هيرمل، مارتن؛ غلونز، ستيفان دبليو. (أبريل 2021). "قواعد تصميم خلايا شمسية سيليكونية عالية الكفاءة ذات تلامس من كلا الجانبين مع نقل متوازن لحاملات الشحنة وفقدان إعادة التركيب" . مجلة نيتشر للطاقة . 6 (4): 429-438 . Bibcode : 2021NatEn...6..429R . doi : 10.1038/s41560-021-00805-w . ISSN 2058-7546 . S2CID 234847037. تاريخ الاسترجاع: 10 مايو 2021 .  
  10. ↑ "عملية إنتاج السيليكون" . www.simcoa.com.au . عمليات سيمكوا. مؤرشف من الأصل في 19 يونيو 2014. تم الاطلاع عليه في 17 سبتمبر 2014 .
  11. ↑ فيرنر، يورغن هـ. (2 نوفمبر 2011). "المواد السامة في وحدات الخلايا الكهروضوئية" (ملف PDF) . postfreemarket.net . معهد الخلايا الكهروضوئية، جامعة شتوتغارت، ألمانيا - المؤتمر الدولي الحادي والعشرون لعلوم وهندسة الخلايا الكهروضوئية 2011، فوكوكا، اليابان. ص 2. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 21 ديسمبر 2014. تم الاطلاع عليه في 23 سبتمبر 2014 . 
  12. ↑ هافا، شلومو؛ أوسليندر، مارك (2007)، "سيليكون أحادي البلورة: الخصائص الكهربائية والبصرية"، في كاساب، صفا؛ كابر، بيتر (محرران)، دليل سبرينغر للمواد الإلكترونية والضوئية ، بوسطن، ماساتشوستس: سبرينغر الولايات المتحدة، الصفحات 441-480 ، رمز Bibcode : 2007shep.book..441H ، doi : 10.1007/978-0-387-29185-7_21 ، ISBN  978-0-387-29185-7
  13. ^ دي يونج، مارتن؛ تشن وي. أنجستن، توماس. جاين، أنوبهاف؛ نوتستين، راندي. جامست، أنتوني. سلوتر، مارسيل؛ كريشنا آندي، شيتانيا؛ فان دير زواج، سيبراند؛ بلاتا، خوسيه J.؛ توهير، كورماك؛ كورتارولو، ستيفانو؛ سيدر، جيربراند؛ بيرسون، كريستين أ. أستا مارك (17 مارس 2015). "رسم الخواص المرنة الكاملة للمركبات البلورية غير العضوية" . بيانات علمية . 2 (1): 150009. بيب كود : 2015NatSD...250009D . دوى : 10.1038/sdata.2015.9 . ردمك 2052-4463 . بمك 4432655 . بميد 25984348 .   
  14. 1 2 3 ليو، ونزهو؛ ليو، يوجينج؛ يانغ، زيتشيانغ؛ شو، تشانغتشينغ؛ لي، شياو دونغ؛ هوانغ، شنغلي؛ شي، جيانهوا؛ دو، جونلينج؛ هان، أنجون؛ يانغ، يوهاو؛ شو، جونينج؛ يو، جيان؛ لينغ، جياجيا؛ بنغ، يونيو؛ يو ليبينج (مايو 2023). "خلايا شمسية مرنة تعتمد على رقائق السيليكون القابلة للطي ذات الحواف الحادة" . طبيعة . 617 (7962): 717-723 . بيب كود : 2023Natur.617..717L . دوى : 10.1038/s41586-023-05921-z . اتش دي ال : 10754/692110 . ردمك 1476-4687 . PMC 10208971 . PMID 37225883 .   
  15. ^ فاندبير، إل جيه. جولياني، ف. لويد، SJ. كليج، WJ (1 أكتوبر 2007). "صلابة السيليكون والجرمانيوم" . اكتا ماديا . 55 (18): 6307–6315 . بيب كود : 2007AcMat..55.6307V . دوى : 10.1016/j.actamat.2007.07.036 . ردمك 1359-6454 . 
  16. ↑ تشانغ، دبليو جيه؛ تشين، جيه إس؛ لي، إس؛ وو، واي إتش؛ تشانغ، بي إل؛ يو، زد إس؛ يو، زد إتش؛ تشون، واي؛ لو، إتش. (1 أكتوبر 2021). "الخواص الإلكترونية والميكانيكية للسيليكون أحادي البلورة المُطعّم بنسب ضئيلة من النيتروجين أو الفوسفور: دراسة من المبادئ الأولى" . علوم الحالة الصلبة . 120 106723. Bibcode : 2021SSSci.12006723Z . doi : 10.1016/j.solidstatesciences.2021.106723 . ISSN 1293-2558 . 
  17. ↑ كراب، آر إل؛ تريبل، إف سي (مارس 1967). "خلايا شمسية رقيقة من السيليكون لمصفوفات مرنة كبيرة" . مجلة نيتشر . 213 (5082): 1223-1224 . رمز Bibcode : 1967Natur.213.1223C . doi : 10.1038/2131223a0 . ISSN 1476-4687 . 
  18. ↑ سريجيث، كي بي؛ شارما، أشوك كومار؛ باسو، برابير كانتي؛ كوتانثارايل، أنيل (1 مايو 2022). "طرق الحفر لتشكيل سطح رقائق السيليكون متعددة البلورات الصناعية: مراجعة شاملة" . مواد الطاقة الشمسية والخلايا الشمسية . 238 111531. Bibcode : 2022SEMSC.23811531S . doi : 10.1016/j.solmat.2021.111531 . ISSN 0927-0248 . 
  19. ↑ "تصل كفاءة الخلايا الشمسية ذات الباعث المساعد ذي التلامس الخلفي إلى 20% اليوم، لكن أسعارها مرتفعة للغاية" . جرينتك ميديا . 14 أغسطس 2014.
  20. ↑ "ما هي تقنية PERC؟ ولماذا يجب أن تهتم بها؟" . عالم الطاقة الشمسية . 5 يوليو 2016.
  21. ↑ "خارطة الطريق الدولية للتكنولوجيا الكهروضوئية (ITRPV)" . vdma.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 أبريل 2024 .
  22. ↑ "تقنية الخلايا الكهروضوئية الشمسية PERC" .
  23. ↑ "وحدة الطاقة الشمسية الكهروضوئية HIT" . مؤرشف من الأصل في 11 أبريل 2009. تم الاطلاع عليه في 5 أغسطس 2015 .
  24. ↑ "لماذا باناسونيك HIT - باناسونيك سولار HIT - حلول صديقة للبيئة - أعمال - باناسونيك العالمية" . panasonic.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أبريل 2018 .
  25. ↑ تاغوتشي، ميكيو؛ تيراكاوا، أكيرا؛ ماروياما، إيجي؛ تاناكا، ماكوتو (1 سبتمبر 2005). "الحصول على جهد دائرة مفتوحة أعلى في خلايا HIT" . التقدم في الخلايا الكهروضوئية: البحوث والتطبيقات . 13 (6): 481-488 . doi : 10.1002/pip.646 . ISSN 1099-159X . 
  26. ^ وانغ، ث؛ إيوانيتشكو، إي. الصفحة، السيد. ليفي، د. يان، Y.؛ يلوندور، V.؛ برانز، جلالة. روهاتجي، أ. وانغ، س. (2005). "واجهات فعالة في الخلايا الشمسية السيليكونية غير المتجانسة" . سجل المؤتمر لمؤتمر IEEE الحادي والثلاثين لأخصائيي الطاقة الكهروضوئية، 2005 . الصفحات من 955 إلى 958. دوى : 10.1109/PVSC.2005.1488290 . اتش دي ال : 1853/25930 . رقم ISBN  978-0-7803-8707-2. أوستي 15016495 . S2CID 13507811 .  
  27. ↑ وولف، ستيفان دي؛ كوندو، ميتشيو (22 يناير 2007). "كشف قياس عمر حاملات الشحنة عن حدة واجهة a-Si:H/c-Si". رسائل الفيزياء التطبيقية . 90 (4): 042111. Bibcode : 2007ApPhL..90d2111D . doi : 10.1063/1.2432297 . ISSN 0003-6951 . 
  28. ↑ ميوز، ماتياس؛ شولز، تيم ف.؛ مينجيرولي، نيكولا؛ كورت، لارس (25 مارس 2013). "معالجات بلازما الهيدروجين لتخميل الوصلات غير المتجانسة بين السيليكون غير المتبلور والسيليكون المتبلور على الأسطح التي تعزز النمو الطبقي" . رسائل الفيزياء التطبيقية . 102 (12): 122106. Bibcode : 2013ApPhL.102l2106M . doi : 10.1063/1.4798292 . ISSN 0003-6951 . 
  29. ^ ديسكوودريس، أ. بارود، ل.؛ وولف، ستيفان دي؛ سترام، ب. لاتشينال، د.؛ غيرين، C .؛ هولمان، ZC. زيكاريلي، ف. ديموريكس، ب. (19 سبتمبر 2011). "تحسين تخميل واجهة السيليكون غير المتبلور/البلوري عن طريق معالجة بلازما الهيدروجين" . رسائل الفيزياء التطبيقية . 99 (12): 123506. بيب كود : 2011ApPhL..99l3506D . دوى : 10.1063/1.3641899 . ISSN 0003-6951 . 
  30. ^ تاناكا، ماكوتو؛ تاجوشي، ميكيو؛ ماتسوياما، تاكاو؛ ساوادا، تورو؛ تسودا، شينيا؛ ناكانو، شويتشي؛ هانافوسا، هيروشي؛ كوانو ، يوكينوري (1 نوفمبر 1992). “تطوير خلايا شمسية غير متجانسة a-Si / c-Si جديدة: ACJ-HIT (وصلة غير متجانسة مصطنعة مع طبقة رقيقة جوهرية)”. المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية . 31 (الجزء 1، رقم 11): 3518– 3522. بيب كود : 1992JaJAP..31.3518T . دوى : 10.1143/jjap.31.3518 . S2CID 123520303 . 
  31. ↑ ستريت، آر إيه؛ بيغلسن، دي كيه؛ نايتس، جيه سي (15 يوليو 1981). "حالات العيوب في السيليكون غير المتبلور المُطعّم والمُعوّض: H". مجلة Physical Review B. 24 ( 2): 969-984 . Bibcode : 1981PhRvB..24..969S . doi : 10.1103/PhysRevB.24.969 .
  32. ↑ بانيرجي، أ.؛ غوها، س. (15 يناير 1991). "دراسة العواكس الخلفية لتطبيقات الخلايا الشمسية المصنوعة من سبائك السيليكون غير المتبلورة". مجلة الفيزياء التطبيقية . 69 (2): 1030-1035 . Bibcode : 1991JAP....69.1030B . doi : 10.1063/1.347418 . ISSN 0021-8979 . 
  33. ↑ دي وولف، ستيفان؛ ديسكويدريس، أنطوان؛ هولمان، زاكاري سي؛ باليف، كريستوف (2012). "خلايا شمسية سيليكونية عالية الكفاءة ذات وصلات غير متجانسة: مراجعة" (ملف PDF) . مجلة Green . 2 (1): 7-24 . doi : 10.1515/green-2011-0018 . S2CID 138517035 . 
  34. 1 2 تشافالي، آر. في. ك.؛ ويلكوكس، جيه. آر.؛ راي، بي.؛ غراي، جيه. إل.؛ علم، إم. إيه. (1 مايو 2014). "التأثيرات غير المثالية المترابطة لخصائص التيار والجهد في الظلام والضوء في الخلايا الشمسية ذات الوصلة غير المتجانسة من السيليكون غير المتبلور/السيليكون المتبلور" . مجلة IEEE للخلايا الكهروضوئية . 4 (3): 763-771 . doi : 10.1109/JPHOTOV.2014.2307171 . ISSN 2156-3381 . S2CID 13449892 .  
  35. ^ ماتسورا، هيديهارو؛ أوكونو، تيتسوهيرو؛ أوكوشي، هيديو؛ تاناكا ، كازونوبو (15 فبراير 1984). “الخصائص الكهربائية للوصلات غير المتجانسة من السيليكون n-amorphous/p-crystalline”. مجلة الفيزياء التطبيقية . 55 (4): 1012–1019 . بيب كود : 1984JAP....55.1012M . دوى : 10.1063/1.333193 . ISSN 0021-8979 . 
  36. ↑ تاغوتشي، ميكيو؛ ماروياما، إيجي؛ تاناكا، ماكوتو (1 فبراير 2008). "تأثير درجة الحرارة على الخلايا الشمسية ذات الوصلات غير المتجانسة من السيليكون غير المتبلور/المتبلور". المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية . 47 (2): 814-818 . Bibcode : 2008JaJAP..47..814T . doi : 10.1143/jjap.47.814 . S2CID 121128373 . 
  37. ↑ تشافالي، آر. في. ك.؛ مور، جيه. إي.؛ وانغ، شوفنغ؛ علم، إم. إيه.؛ لوندستروم، إم. إس.؛ غراي، جيه. إل. (1 مايو 2015). "نهج الجهد المجمد لفصل التيار الضوئي وتيار حقن الثنائي في الخلايا الشمسية". مجلة IEEE للخلايا الكهروضوئية . 5 (3): 865-873 . doi : 10.1109/JPHOTOV.2015.2405757 . ISSN 2156-3381 . S2CID 33613345 .  
  38. ↑ لو، ميجون؛ داس، أوجوال؛ باودن، ستيوارت؛ هيغيدوس، ستيفن؛ بيركمير، روبرت (1 مايو 2011). "تحسين الخلايا الشمسية ذات الوصلة غير المتجانسة المصنوعة من السيليكون والمتصلة من الخلف: تصميم هياكل نطاقات الواجهة غير المتجانسة مع الحفاظ على تخميل السطح". التقدم في الخلايا الكهروضوئية: البحوث والتطبيقات . 19 (3): 326-338 . doi : 10.1002/pip.1032 . ISSN 1099-159X . S2CID 97567531 .  
  39. 1 2 تشافالي، آر في كيه؛ ختافكار، إس؛ كانان، سي في؛ كومار، في؛ ناير، بي آر؛ غراي، جيه إل؛ علم، إم إيه (1 مايو 2015). "التحليل متعدد المجسات لشحنة الانعكاس من أجل تحديد معلمات متسقة ذاتيًا لخلايا HIT". مجلة IEEE للخلايا الكهروضوئية . 5 (3): 725-735 . doi : 10.1109/JPHOTOV.2014.2388072 . ISSN 2156-3381 . S2CID 25652883 .  
  40. ↑ كلايدر، جيه بي؛ شوفو، آر؛ غودوفسكيخ، إيه إس؛ روكا إي كاباروكاس، بي؛ لابرون، إم؛ ريبيرون، بي-جيه؛ بروغمان، آر (1 أكتوبر 2009). "الخواص الإلكترونية والبنيوية لسطح التماس بين السيليكون غير المتبلور والسيليكون المتبلور". أغشية صلبة رقيقة . وقائع الندوة السادسة حول الأغشية الرقيقة للإلكترونيات ذات المساحة الكبيرة. 517 (23): 6386-6391 . Bibcode : 2009TSF...517.6386K . doi : 10.1016/j.tsf.2009.02.092 .
  41. ↑ لي، جيان ف.؛ كراندال، ريتشارد س.؛ يونغ، ديفيد ل.؛ بيج، ماثيو ر.؛ إيوانيكزكو، يوجين؛ وانغ، تشي (1 ديسمبر 2011). "دراسة سعة الانعكاس عند السطح البيني بين المادة غير المتبلورة والبلورية في الخلايا الشمسية ذات الوصلة غير المتجانسة من السيليكون من النوع n" . مجلة الفيزياء التطبيقية . 110 (11): 114502-114505. Bibcode : 2011JAP...110k4502L . doi : 10.1063/1.3663433 . ISSN 0021-8979 . 
  42. ↑ غودوفسكيخ، أ.س.؛ كلايدر، ج. -ب.؛ دامون-لاكوست، ج.؛ روكا إي كاباروكاس، ب.؛ فيشيتي، ي.؛ مولر، ج. -س.؛ ريبيرون، ب. -ج.؛ رولاند، إ. (26 يوليو 2006). "خصائص واجهة الخلايا الشمسية ذات الوصلة غير المتجانسة a-Si:H/c-Si من خلال مطيافية الممانعة". أغشية صلبة رقيقة . وقائع ندوة EMSR 2005 - الندوة F حول الأغشية الرقيقة والمواد النانوية التركيبية للخلايا الكهروضوئية. 511-512 : 385-389 . Bibcode : 2006TSF...511..385G . دوى : 10.1016/j.tsf.2005.12.111 .
  43. ↑ شميدت، م.؛ كورت، ل.؛ لاديس، أ.؛ ستانجل، ر.؛ شوبرت، ش.؛ أنجرمان، هـ.؛ كونراد، إ.؛ مايدل، ك. ف. (16 يوليو 2007). "الجوانب الفيزيائية للخلايا الشمسية ذات الوصلة غير المتجانسة a-Si:H/c-Si". أغشية صلبة رقيقة . وقائع الندوة الأولى حول الأغشية الرقيقة للإلكترونيات ذات المساحة الكبيرة، مؤتمر EMRS 2007، EMRS 2006 - الندوة الأولى. 515 (19): 7475–7480 . Bibcode : 2007TSF...515.7475S . doi : 10.1016/j.tsf.2006.11.087 .
  44. ↑ بيفور، مارتن؛ رايشل، كريستيان؛ هيرمل، مارتن؛ غلونز، ستيفان و. (1 نوفمبر 2012). "تحسين وصلة الباعث الخلفي لطبقة السيليكون غير المتبلور المهدرج من النوع p في الخلايا الشمسية السيليكونية من النوع n". مواد الطاقة الشمسية والخلايا الشمسية . SiliconPV. 106 : 11-16 . Bibcode : 2012SEMSC.106...11B . doi : 10.1016/j.solmat.2012.06.036 .
  45. ↑ داس، أوجوال؛ هيغيدوس، ستيفن؛ تشانغ، لولو؛ أبيل، جيسي؛ راند، جيم؛ بيركمير، روبرت (2010). "دراسة خصائص الواجهات والوصلات غير المتجانسة في الخلايا الشمسية السيليكونية ذات الوصلات غير المتجانسة". المؤتمر الخامس والثلاثون لمتخصصي الخلايا الكهروضوئية التابع لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، 2010. الصفحات 1358-1362. doi : 10.1109 /PVSC.2010.5614372 . ISBN  978-1-4244-5890-5. S2CID 24318974 . 
  46. ^ باتاليا، كورسين؛ نيكولاس، سيلفيا مارتن دي؛ وولف، ستيفان دي؛ يين، شينغتيان؛ تشنغ، ماكسويل. باليف، كريستوف؛ جافي ، علي (17 مارس 2014). "الخلية الشمسية السيليكونية غير المتجانسة مع ثقب تخميلي انتقائي MoOx" . رسائل الفيزياء التطبيقية . 104 (11): 113902. بيب كود : 2014ApPhL.104k3902B . دوى : 10.1063/1.4868880 . ISSN 0003-6951 . S2CID 14976726 .  
  47. ↑ ماسوكو، ك.؛ شيغيماتسو، م.؛ هاشيغوتشي، ت.؛ فوجيشيما، د.؛ كاي، م.؛ يوشيمورا، ن.؛ ياماغوتشي، ت.؛ إيتشيهاشي، ي.؛ ميشيما، ت. (1 نوفمبر 2014). "تحقيق كفاءة تحويل تزيد عن 25% باستخدام خلية شمسية ذات وصلة غير متجانسة من السيليكون البلوري". مجلة IEEE للخلايا الكهروضوئية . 4 (6): 1433-1435 . doi : 10.1109/JPHOTOV.2014.2352151 . ISSN 2156-3381 . S2CID 31321943 .  
  48. ↑ أسدبور، رضا؛ شافالي، راغو ف.ك؛ خان، م. ريان؛ علم، محمد أ. (15 يونيو 2015). "خلية شمسية ثنائية الوجه من السيليكون غير المتجانس - بيروفسكايت عضوي-غير عضوي لإنتاج خلية شمسية عالية الكفاءة (ηT* ~ 33%)". رسائل الفيزياء التطبيقية . 106 (24): 243902. arXiv : 1506.01039 . Bibcode : 2015ApPhL.106x3902A . doi : 10.1063/1.4922375 . ISSN 0003-6951 . S2CID 109438804 .  
  49. 1 2 غرين، إم إيه (2004)، "التطورات الحديثة في الخلايا الكهروضوئية"، الطاقة الشمسية ، 76 ( 1-3 ): 3-8 ، Bibcode : 2004SoEn...76....3G ، doi : 10.1016/S0038-092X(03)00065-3 ، hdl : 1959.4/unsworks_80618.
  50. ↑ إس. أ. كامبل (2001)، علم وهندسة تصنيع الإلكترونيات الدقيقة (الطبعة الثانية )، نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد، رقم ISBN  978-0-19-513605-0
  51. ↑ راي-تشودري، ب.؛ هاور، ب. ل. (1973). "نمو وتوصيف السيليكون متعدد البلورات" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 120 (12): 1761. Bibcode : 1973JElS..120.1761R . doi : 10.1149/1.2403359 .
  52. ↑ ستريتمان، بي جي وبانيرجي، إس. (2000)، أجهزة إلكترونية صلبة الحالة ( الطبعة الخامسة)، نيو جيرسي: برنتيس هول، رقم ISBN  978-0-13-025538-9.
  53. ↑ شاه، أ. ف . وآخرون (2003)، "أبحاث المواد والخلايا الشمسية في السيليكون الميكروكريستالي" (ملف PDF) ، مواد الطاقة الشمسية والخلايا الشمسية ، 78 ( 1-4 ): 469-491 ، رمز Bibcode : 2003SEMSC..78..469S ، doi : 10.1016/S0927-0248(02)00448-8 .
  54. ↑ "مقالات تقنية" . semiconductor.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أبريل 2018 .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  55. ↑ ميونغ، سيونغ؛ كوون، سيونغ؛ كواك، جونغ؛ ليم، كوينغ؛ بيرس، جوشوا؛ كوناغاي، ماكوتو (2006). "استقرار جيد للخلايا الشمسية متعددة الطبقات المصنوعة من السيليكون الأولي البلوري ضد الإشعاع الضوئي الناتج عن التوزيع المنتظم عموديًا لحبيبات السيليكون النانوية المعزولة". المؤتمر العالمي الرابع لهندسة الطاقة الكهروضوئية، 2006 ، الصفحات 1584-1587 . doi : 10.1109/WCPEC.2006.279788 . ISBN  978-1-4244-0016-4. S2CID 41872657 . 
  56. ↑ ميونغ، سيونغ يوب؛ ليم، كوينغ سو؛ بيرز، جوشوا م. (2005). "هياكل الطبقة المزدوجة من كربيد السيليكون غير المتبلور من النوع p لإنتاج خلايا شمسية متعددة الطبقات من السيليكون الأولي المتبلور من النوع pin ذات استقرار عالٍ" (ملف PDF) . رسائل الفيزياء التطبيقية . 87 (19): 193509. Bibcode : 2005ApPhL..87s3509M . doi : 10.1063/1.2126802 . S2CID 67779494 . 
  57. 1 2 3 كيشور، ر.؛ هوتز، س.؛ نسيم، هـ. أ. وبراون، و. د. (2001)، "التبلور المحفز بالألومنيوم للسيليكون غير المتبلور (α-Si:H) عند 150 درجة مئوية"، رسائل الكيمياء الكهربائية والحالة الصلبة ، 4 (2): G14– G16، doi : 10.1149/1.1342182.
  58. ^ يوان، تشيجون؛ لو، كيهونغ؛ تشو، يونيو؛ دونغ، جينغشينغ؛ وي، يونرونج؛ وانغ، تشجيانغ؛ تشاو، هونغ مينغ؛ وو، جوهوا (2009)، “التحليل العددي والتجريبي على تبلور الليزر الأخضر للأغشية الرقيقة من السيليكون غير المتبلور” ، البصريات وتكنولوجيا الليزر ، 41 (4): 380–383 ، بيب كود : 2009OptLT..41..380Y ، دوى : 10.1016/j.optlastec.2008.09.003.
  59. ↑ لي، هيون سيوك؛ تشوي، سوسوك؛ كيم، سونغ وو؛ هونغ، سانغ هي (2009)، "بلورة طبقة رقيقة من السيليكون غير المتبلور باستخدام نفاثة بلازما حرارية"، أغشية صلبة رقيقة ، 517 (14): 4070-4073 ، Bibcode : 2009TSF...517.4070L ، doi : 10.1016/j.tsf.2009.01.138 ، hdl : 10371/69100.