كفاءة الخلايا الشمسية

الموسوعة الحرة

الجدول الزمني للأبحاث حول كفاءة تحويل الطاقة في الخلايا الشمسية منذ عام 1976 ( المختبر الوطني للطاقة المتجددة )

كفاءة الخلايا الشمسية هي جزء الطاقة في شكل ضوء الشمس الذي يمكن تحويله عبر الخلايا الكهروضوئية إلى كهرباء بواسطة الخلية الشمسية .

تحدد كفاءة الخلايا الشمسية المستخدمة في نظام الطاقة الكهروضوئية ، بالاشتراك مع خطوط العرض والمناخ، الناتج السنوي للطاقة للنظام. على سبيل المثال، تنتج لوحة شمسية بكفاءة 20٪ ومساحة 1 م 2 200 كيلو وات ساعة / سنة في ظروف الاختبار القياسية إذا تعرضت لقيمة الإشعاع الشمسي في ظروف الاختبار القياسية 1000 وات / م 2 لمدة 2.74 ساعة في اليوم. عادة ما تتعرض الألواح الشمسية لأشعة الشمس لفترة أطول من ذلك في يوم معين، ولكن الإشعاع الشمسي أقل من 1000 وات / م 2 لمعظم اليوم. يمكن أن تنتج اللوحة الشمسية المزيد عندما تكون الشمس عالية في سماء الأرض وتنتج أقل في الظروف الغائمة، أو عندما تكون الشمس منخفضة في السماء. تكون الشمس منخفضة في السماء في الشتاء.

هناك عاملان يعتمدان على الموقع يؤثران على إنتاج الطاقة الشمسية الكهروضوئية وهما تشتت وكثافة الإشعاع الشمسي. يمكن أن يختلف هذان المتغيران بشكل كبير بين كل بلد. [1] المناطق العالمية التي لديها مستويات إشعاع عالية على مدار العام هي الشرق الأوسط وشمال تشيلي وأستراليا والصين وجنوب غرب الولايات المتحدة الأمريكية. [1] [2] في منطقة شمسية عالية الغلة مثل وسط كولورادو، والتي تتلقى أشعة الشمس السنوية 2000 كيلووات ساعة / م 2 / سنة، [3] يمكن توقع أن تنتج اللوحة 400  كيلووات ساعة من الطاقة سنويًا. ومع ذلك، في ميشيغان، التي تتلقى فقط 1400 كيلووات ساعة / م 2 / سنة، [3] ينخفض ​​العائد السنوي للطاقة إلى 280 كيلووات ساعة لنفس اللوحة. عند خطوط العرض الأوروبية الأكثر شمالية، تكون العائدات أقل بكثير: 175 كيلووات ساعة من العائد السنوي للطاقة في جنوب إنجلترا في نفس الظروف. [4]

مخطط تجميع الشحنات بواسطة الخلايا الشمسية. ينتقل الضوء عبر قطب موصل شفاف مكونًا أزواجًا من فجوات الإلكترونات ، والتي يتم جمعها بواسطة القطبين. تعتمد كفاءة الامتصاص والتجميع للخلية الشمسية على تصميم الموصلات الشفافة وسمك الطبقة النشطة. [5]

تؤثر العديد من العوامل على كفاءة تحويل الخلية، بما في ذلك قيم انعكاسها وكفاءتها الديناميكية الحرارية وكفاءة فصل حاملات الشحنة وكفاءة جمع حاملات الشحنة وكفاءة التوصيل . [6] [5] نظرًا لأنه قد يكون من الصعب قياس هذه المعلمات بشكل مباشر، يتم قياس معلمات أخرى بدلاً من ذلك، بما في ذلك كفاءة الكم ونسبة جهد الدائرة المفتوحة (VOC ) وعامل الملء. يتم حساب خسائر الانعكاس من خلال قيمة كفاءة الكم، لأنها تؤثر على كفاءة الكم الخارجية . يتم حساب خسائر إعادة التركيب من خلال كفاءة الكم ونسبة VOC وقيم عامل الملء. يتم حساب الخسائر المقاومة بشكل أساسي من خلال قيمة عامل الملء، ولكنها تساهم أيضًا في قيم كفاءة الكم ونسبة VOC .

اعتبارًا من عام 2024، بلغ الرقم القياسي العالمي لكفاءة الخلايا الشمسية 47.6٪، والذي تم تسجيله في مايو 2022 بواسطة Fraunhofer ISE ، بخلية كهروضوئية مركزة رباعية الوصلات III-V. [7] [8] وقد حطم هذا الرقم القياسي السابق البالغ 47.1٪، والذي تم تسجيله في عام 2019 بواسطة خلايا شمسية مركزة متعددة الوصلات تم تطويرها في مختبر الطاقة المتجددة الوطني (NREL) ، جولدن، كولورادو، الولايات المتحدة الأمريكية، [9] والذي تم تسجيله في ظروف المختبر، تحت ضوء شديد التركيز. يحمل مختبر الطاقة المتجددة الوطني الرقم القياسي في الظروف الواقعية، حيث طور خلايا ثلاثية الوصلات بكفاءة تم اختبارها بنسبة 39.5٪. [10] [11]

العوامل المؤثرة على كفاءة تحويل الطاقة

تم شرح العوامل المؤثرة على كفاءة تحويل الطاقة في ورقة بحثية بارزة كتبها ويليام شوكلي وهانز كويسر في عام 1961. [12] راجع حد شوكلي-كويسر لمزيد من التفاصيل.

حد الكفاءة الديناميكية الحرارية وحد المكدس اللانهائي

حد شوكلي -كوايسر لكفاءة خلية شمسية أحادية الوصلة تحت ضوء الشمس غير المركز عند درجة حرارة 273 كلفن. يستخدم هذا المنحنى المحسوب بيانات الطيف الشمسي الفعلية، وبالتالي فإن المنحنى متعرج من نطاقات امتصاص الأشعة تحت الحمراء في الغلاف الجوي. يمكن تجاوز حد الكفاءة هذا البالغ ~34% بواسطة الخلايا الشمسية متعددة الوصلات .

إذا كان لدينا مصدر للحرارة عند درجة حرارة Ts ومبدد حراري أكثر برودة عند درجة حرارة Tc ، فإن أقصى قيمة ممكنة نظريًا لنسبة العمل (أو الطاقة الكهربائية) التي تم الحصول عليها إلى الحرارة الموردة هي 1- Tc / Ts ، والتي يتم إعطاؤها بواسطة محرك حراري كارنو . إذا أخذنا 6000 كلفن لدرجة حرارة الشمس و 300 كلفن للظروف المحيطة على الأرض، فإن هذا يصل إلى 95٪. في عام 1981، أظهر أليكسيس دي فوس وهيرمان باولز أنه يمكن تحقيق ذلك من خلال كومة من عدد لا نهائي من الخلايا ذات فجوات نطاق تتراوح من اللانهاية (الخلايا الأولى التي واجهتها الفوتونات الواردة) إلى الصفر، مع جهد في كل خلية قريب جدًا من جهد الدائرة المفتوحة، يساوي 95٪ من فجوة نطاق تلك الخلية، ومع إشعاع الجسم الأسود 6000 كلفن القادم من جميع الاتجاهات. ومع ذلك، فإن الكفاءة البالغة 95% التي تم تحقيقها بهذه الطريقة تعني أن الطاقة الكهربائية تعادل 95% من صافي كمية الضوء الممتصة - حيث تصدر المدخنة إشعاعًا نظرًا لأنها لا تحتوي على درجة حرارة صفرية، ويجب طرح هذا الإشعاع من الإشعاع الوارد عند حساب كمية الحرارة المنقولة والكفاءة. كما نظروا أيضًا في المشكلة الأكثر صلة المتمثلة في تعظيم خرج الطاقة للمدخنة التي يتم إضاءتها من جميع الاتجاهات بواسطة إشعاع الجسم الأسود 6000 كلفن. في هذه الحالة، يجب خفض الفولتية إلى أقل من 95% من فجوة النطاق (النسبة ليست ثابتة على جميع الخلايا). أقصى كفاءة نظرية محسوبة هي 86.8% لمدخنة بها عدد لا نهائي من الخلايا، باستخدام إشعاع ضوء الشمس المركّز الوارد. [13] عندما يأتي الإشعاع الوارد فقط من منطقة من السماء بحجم الشمس، ينخفض ​​حد الكفاءة إلى 68.7%. [14]

الكفاءة القصوى

ومع ذلك، فإن الأنظمة الكهروضوئية العادية لها وصلة p-n واحدة فقط وبالتالي تخضع لحد كفاءة أقل، يطلق عليه "الكفاءة النهائية" من قبل شوكلي وكوايسر. لا يمكن للفوتونات ذات الطاقة الأقل من فجوة النطاق لمادة الماص أن تولد زوجًا من الإلكترونات والفجوات ، وبالتالي لا يتم تحويل طاقتها إلى ناتج مفيد، ولا تولد الحرارة إلا إذا تم امتصاصها. بالنسبة للفوتونات ذات الطاقة الأعلى من طاقة فجوة النطاق، لا يمكن تحويل سوى جزء بسيط من الطاقة الموجودة فوق فجوة النطاق إلى ناتج مفيد. عندما يتم امتصاص فوتون ذي طاقة أكبر، يتم تحويل الطاقة الزائدة فوق فجوة النطاق إلى طاقة حركية لتركيبة الناقل. يتم تحويل الطاقة الحركية الزائدة إلى حرارة من خلال تفاعلات الفونون مع تباطؤ الطاقة الحركية للناقلات إلى سرعة التوازن. تتمتع الخلايا التقليدية ذات الوصلة المفردة ذات فجوة النطاق المثلى للطيف الشمسي بكفاءة نظرية قصوى تبلغ 33.16٪، حد شوكلي وكوايسر . [15]

تعمل الخلايا الشمسية التي تحتوي على مواد امتصاص فجوة نطاقية متعددة على تحسين الكفاءة عن طريق تقسيم الطيف الشمسي إلى صناديق أصغر حيث يكون حد الكفاءة الديناميكية الحرارية أعلى لكل صندوق. [16]

كفاءة الكم

عندما يمتص الفوتون بواسطة خلية شمسية، فإنه يمكن أن ينتج زوجًا من الإلكترونات والفجوات. وقد يصل أحد الناقلات إلى الوصلة p-n ويساهم في التيار الذي تنتجه الخلية الشمسية؛ ويقال إن مثل هذا الناقل متجمع . أو تتحد الناقلات مرة أخرى دون أي مساهمة صافية في تيار الخلية.

تشير الكفاءة الكمومية إلى النسبة المئوية للفوتونات التي يتم تحويلها إلى تيار كهربائي (أي، الناقلات المجمعة) عندما يتم تشغيل الخلية في ظل ظروف ماس كهربائي. النوعان من الكميات التي يشار إليها عادةً عند الحديث عن الخلايا الشمسية هما الخارجية والداخلية. ترتبط الكفاءة الكمومية الخارجية (EQE) بالخصائص القابلة للقياس للخلية الشمسية. تتضمن الكفاءة الكمومية "الخارجية" للخلية الشمسية السيليكونية تأثير الخسائر البصرية مثل النقل والانعكاس. يمكن اتخاذ تدابير للحد من هذه الخسائر. يمكن تقليل خسائر الانعكاس، والتي يمكن أن تمثل ما يصل إلى 10٪ من إجمالي الطاقة الواردة، بشكل كبير باستخدام تقنية تسمى النسيج، وهي طريقة حبس الضوء التي تعدل متوسط ​​مسار الضوء. [17]

توفر كفاءة الكم الداخلية (IQE) نظرة ثاقبة على معلمات المادة الداخلية مثل معامل الامتصاص أو كفاءة الكم للتألق الداخلي. [18] تُستخدم كفاءة الكم الداخلية بشكل أساسي للمساعدة في فهم إمكانات مادة معينة بدلاً من جهاز. [18]

يمكن التعبير عن الكفاءة الكمية بشكل مفيد للغاية كقياس طيفي (أي كدالة لطول موجة الفوتون أو طاقته). ونظرًا لأن بعض الأطوال الموجية يتم امتصاصها بشكل أكثر فعالية من غيرها، فإن القياسات الطيفية للكفاءة الكمية يمكن أن تسفر عن معلومات قيمة حول جودة كتلة أشباه الموصلات وأسطحها.

إن الكفاءة الكمية ليست هي نفسها كفاءة تحويل الطاقة الإجمالية، لأنها لا تنقل معلومات حول نسبة الطاقة التي يتم تحويلها بواسطة الخلية الشمسية.

نقطة الطاقة القصوى

غالبًا ما يتراكم الغبار على زجاج الوحدات الشمسية - والذي يظهر في هذه الصورة السلبية على شكل نقاط سوداء - مما يقلل من كمية الضوء التي تدخل الخلايا الشمسية

يمكن أن تعمل الخلية الشمسية على نطاق واسع من الفولتات (V) والتيارات (I). من خلال زيادة الحمل المقاوم على الخلية المشعة باستمرار من الصفر ( دائرة قصيرة ) إلى قيمة عالية جدًا ( دائرة مفتوحة ) يمكن للمرء تحديد نقطة القدرة القصوى ، وهي النقطة التي تزيد من V × I؛ أي الحمل الذي يمكن للخلية من خلاله توصيل أقصى قدر من الطاقة الكهربائية عند هذا المستوى من الإشعاع. (قوة الخرج تساوي صفرًا في كل من الدائرة القصيرة والدائرة المفتوحة).

تتأثر نقطة القدرة القصوى للخلية الشمسية بدرجة حرارتها. وبمعرفة البيانات الفنية لخلية شمسية معينة، يمكن الحصول على خرج الطاقة عند درجة حرارة معينة من خلال ، حيث هي الطاقة المولدة في ظروف الاختبار القياسية؛ هي درجة الحرارة الفعلية للخلية الشمسية.

قد تنتج خلية شمسية أحادية البلورة عالية الجودة من السيليكون، عند درجة حرارة الخلية 25 درجة مئوية،  دائرة مفتوحة تبلغ 0.60 فولت ( V OC ). ربما تكون درجة حرارة الخلية في ضوء الشمس الكامل، حتى مع درجة حرارة الهواء 25 درجة مئوية، قريبة من 45 درجة مئوية، مما يقلل من جهد الدائرة المفتوحة إلى 0.55 فولت لكل خلية. ينخفض ​​الجهد بشكل متواضع، مع هذا النوع من الخلايا، حتى يتم الاقتراب من تيار الدائرة القصيرة ( I SC ). عادةً ما يتم إنتاج الحد الأقصى للطاقة (مع درجة حرارة الخلية 45 درجة مئوية) بنسبة 75% إلى 80% من جهد الدائرة المفتوحة (0.43 فولت في هذه الحالة) و90% من تيار الدائرة القصيرة. يمكن أن يصل هذا الناتج إلى 70% من حاصل ضرب V OC x I SC . يكون تيار الدائرة القصيرة ( I SC ) من الخلية متناسبًا تقريبًا مع الإضاءة، بينما قد ينخفض ​​جهد الدائرة المفتوحة ( V OC ) بنسبة 10% فقط مع انخفاض الإضاءة بنسبة 80%. تتميز الخلايا ذات الجودة المنخفضة بانخفاض أسرع في الجهد مع زيادة التيار ويمكنها إنتاج 1/2  فولت OC فقط عند 1/2  I SC . وبالتالي يمكن أن ينخفض ​​خرج الطاقة القابل للاستخدام من 70% من ناتج V OC x I SC إلى 50% أو حتى أقل من 25%. يمكن للبائعين الذين يصنفون "طاقة" خلاياهم الشمسية فقط على أنها V OC x I SC ، دون إعطاء منحنيات الحمل، أن يشوهوا أداءهم الفعلي بشكل خطير.

تختلف نقطة القدرة القصوى للخلايا الكهروضوئية باختلاف الإضاءة الساقطة. على سبيل المثال، يؤدي تراكم الغبار على الألواح الكهروضوئية إلى تقليل نقطة القدرة القصوى. [19] في الآونة الأخيرة، تم تطوير بحث جديد لإزالة الغبار من الألواح الشمسية باستخدام أنظمة التنظيف الكهروستاتيكي. في مثل هذه الأنظمة، يتسبب المجال الكهروستاتيكي المطبق على سطح الألواح الشمسية في تحرك جزيئات الغبار بطريقة "تقليب". [20] ثم، بسبب الجاذبية وحقيقة أن الألواح الشمسية مائلة قليلاً، يتم سحب جزيئات الغبار إلى الأسفل بواسطة الجاذبية. [20] تتطلب هذه الأنظمة استهلاكًا صغيرًا للطاقة فقط وتعزز أداء الخلايا الشمسية، خاصة عند تركيبها في الصحراء، حيث يساهم تراكم الغبار في تقليل أداء اللوحة الشمسية. أيضًا، بالنسبة للأنظمة الكبيرة بما يكفي لتبرير النفقات الإضافية، يتتبع متتبع نقطة القدرة القصوى الطاقة اللحظية عن طريق قياس الجهد والتيار باستمرار (وبالتالي نقل الطاقة)، ​​ويستخدم هذه المعلومات لضبط الحمل ديناميكيًا بحيث يتم نقل الحد الأقصى للطاقة دائمًا ، بغض النظر عن الاختلاف في الإضاءة.

عامل التعبئة

مصطلح آخر يحدد السلوك العام للخلية الشمسية هو عامل التعبئة ( FF ). هذا العامل هو مقياس لجودة الخلية الشمسية. هذا هو الطاقة المتاحة عند نقطة القدرة القصوى ( Pm ) مقسومة على جهد الدائرة المفتوحة ( V OC ) وتيار الدائرة القصيرة ( I SC ):

يمكن تمثيل عامل التعبئة بيانياً بواسطة المسح الرباعي، حيث يكون نسبة المساحات المستطيلة المختلفة. [21]

يتأثر عامل التعبئة بشكل مباشر بقيم سلسلة الخلية ومقاومات التحويل وخسائر الثنائيات. تؤدي زيادة مقاومة التحويل (R sh ) وتقليل مقاومة السلسلة (R s ) إلى عامل تعبئة أعلى، مما يؤدي إلى كفاءة أكبر، وتقريب طاقة خرج الخلية إلى أقصى حد نظري لها. [22]

تتراوح عوامل التعبئة النموذجية من 50% إلى 82%. وعامل التعبئة لخلية الطاقة الشمسية السيليكونية العادية هو 80%.

مقارنة

يتم قياس كفاءة تحويل الطاقة عن طريق قسمة الناتج الكهربائي على طاقة الضوء الساقط. تشمل العوامل المؤثرة على الناتج التوزيع الطيفي والتوزيع المكاني للطاقة ودرجة الحرارة والحمل المقاوم. يستخدم معيار IEC 61215 لمقارنة أداء الخلايا وهو مصمم حول درجة الحرارة والظروف القياسية (الأرضية والمعتدلة) (STC): إشعاع 1 كيلو واط / م 2 ، وتوزيع طيفي قريب من الإشعاع الشمسي من خلال AM ( كتلة الهواء ) 1.5 ودرجة حرارة الخلية 25 درجة مئوية. يتم تغيير الحمل المقاوم حتى يتم الوصول إلى ذروة أو نقطة القدرة القصوى (MPP). يتم تسجيل الطاقة في هذه النقطة على أنها واط الذروة (Wp). يتم استخدام نفس المعيار لقياس قوة وكفاءة وحدات الطاقة الكهروضوئية.

تؤثر كتلة الهواء على الناتج. في الفضاء، حيث لا يوجد غلاف جوي، يكون طيف الشمس غير مفلتر نسبيًا. ومع ذلك، على الأرض، يقوم الهواء بتصفية الضوء الوارد، مما يغير الطيف الشمسي. يتراوح تأثير الترشيح من كتلة هواء 0 (AM0) في الفضاء، إلى ما يقرب من كتلة هواء 1.5 على الأرض. ضرب الاختلافات الطيفية في الكفاءة الكمومية للخلية الشمسية المعنية يعطي الكفاءة. عادة ما تكون الكفاءات الأرضية أكبر من كفاءات الفضاء. على سبيل المثال، قد يكون لخلية شمسية سيليكون في الفضاء كفاءة 14٪ عند AM0، ولكن 16٪ على الأرض عند AM 1.5. لاحظ، مع ذلك، أن عدد الفوتونات الواردة في الفضاء أكبر بكثير، لذلك قد تنتج الخلية الشمسية طاقة أكبر بكثير في الفضاء، على الرغم من الكفاءة المنخفضة كما هو موضح بنسبة مئوية منخفضة من إجمالي الطاقة الواردة الملتقطة.

تتراوح كفاءة الخلايا الشمسية من 6% للخلايا الشمسية القائمة على السيليكون غير المتبلور إلى 44.0% مع خلايا الإنتاج متعددة الوصلات و44.4% مع عدة قوالب مجمعة في حزمة هجينة. [23] [24] تتراوح كفاءة تحويل طاقة الخلايا الشمسية للخلايا الشمسية متعددة البلورات المتوفرة تجاريًا من السليكون حوالي 14-19%. [25] لم تكن الخلايا ذات الكفاءة الأعلى هي الأكثر اقتصادا دائمًا - على سبيل المثال، قد تكلف خلية متعددة الوصلات ذات كفاءة 30% تعتمد على مواد غريبة مثل زرنيخيد الجاليوم أو سيلينيد الإنديوم المنتجة بكميات منخفضة مائة مرة أكثر من خلية سيليكون غير متبلورة ذات كفاءة 8% في الإنتاج الضخم، بينما تقدم حوالي أربعة أضعاف الناتج فقط.

ومع ذلك، هناك طريقة "لتعزيز" الطاقة الشمسية. من خلال زيادة شدة الضوء، يتم عادةً زيادة الناقلات المولدة ضوئيًا، مما يزيد من الكفاءة بنسبة تصل إلى 15%. بدأت ما يسمى " أنظمة التركيز " هذه في أن تصبح قادرة على المنافسة من حيث التكلفة نتيجة لتطوير خلايا GaAs عالية الكفاءة. يتم عادةً تحقيق زيادة الكثافة باستخدام بصريات التركيز. قد يستخدم نظام التركيز النموذجي شدة ضوء تتراوح بين 6 إلى 400 ضعف شدة ضوء الشمس، ويزيد من كفاءة خلية GaAs واحدة من الشمس من 31% عند 1.5 صباحًا إلى 35%.

الطريقة الشائعة المستخدمة للتعبير عن التكاليف الاقتصادية هي حساب السعر لكل كيلو وات/ساعة يتم تسليمها . إن كفاءة الخلايا الشمسية مع الإشعاع المتاح لها تأثير كبير على التكاليف، ولكن بشكل عام فإن كفاءة النظام الإجمالية مهمة. وصلت كفاءة النظام للخلايا الشمسية المتاحة تجاريًا (اعتبارًا من عام 2006) إلى ما بين 5 و19%.

تقترب أجهزة السليكون البلوري غير المشوبة من الكفاءة النظرية المحدودة البالغة 29.43%. [26] في عام 2017، تم تحقيق كفاءة بلغت 26.63% في خلية غير متجانسة من السليكون البلوري/السيليكون غير المتبلور والتي تضع جهات اتصال موجبة وسالبة على الجزء الخلفي من الخلية. [27] [28]

استرداد الطاقة

وقت استرداد الطاقة هو وقت الاسترداد المطلوب لتوليد الطاقة المنفقة لتصنيع وحدة كهروضوئية حديثة. يقدر تقدير عام 2008 أنه يتراوح من 1 إلى 4 سنوات [29] [30] اعتمادًا على نوع الوحدة وموقعها. مع عمر افتراضي نموذجي يتراوح من 20 إلى 30 عامًا، فهذا يعني أن الخلايا الشمسية الحديثة ستكون منتجة صافية للطاقة، أي أنها ستولد طاقة أكثر طوال عمرها من الطاقة المنفقة في إنتاجها. [29] [31] [32] بشكل عام، تحقق تقنيات الأغشية الرقيقة - على الرغم من كفاءتها المنخفضة نسبيًا في التحويل - أوقات استرداد طاقة أقصر بكثير من الأنظمة التقليدية (غالبًا < عام واحد). [33]

وجدت دراسة نُشرت في عام 2013 أن وقت استرداد الطاقة كان بين 0.75 و 3.5 سنة مع وجود خلايا الأغشية الرقيقة في الطرف الأدنى وخلايا السيليكون متعدد البلورات (multi-Si) ذات وقت استرداد يتراوح بين 1.5 و 2.6 سنة. [34] قامت مراجعة أجريت عام 2015 بتقييم وقت استرداد الطاقة وعائد الطاقة المستثمرة في الخلايا الكهروضوئية الشمسية. في هذه الدراسة التحليلية، التي تستخدم أشعة الشمس بمقدار 1700 كيلو وات في الساعة / م 2 / سنة وعمر النظام 30 عامًا، تم العثور على متوسط ​​عائد الطاقة المستثمرة المتناغم بين 8.7 و 34.2. تراوح متوسط ​​وقت استرداد الطاقة المتناغم من 1.0 إلى 4.1 سنة. [35] تحقق أجهزة السيليكون البلوري في المتوسط ​​فترة استرداد للطاقة لمدة عامين. [29] [36]

مثل أي تقنية أخرى، يعتمد تصنيع الخلايا الشمسية على وجود نظام تصنيع صناعي عالمي معقد. ويشمل ذلك أنظمة التصنيع التي يتم أخذها في الاعتبار عادةً في تقديرات طاقة التصنيع؛ وأنظمة التعدين والتكرير والنقل العالمية؛ وأنظمة الدعم الأخرى كثيفة الطاقة بما في ذلك أنظمة التمويل والمعلومات والأمن. وتؤدي صعوبة قياس مثل هذه النفقات العامة للطاقة إلى بعض عدم اليقين بشأن أي تقدير لأوقات الاسترداد. [37]

الأساليب الفنية لتحسين الكفاءة

اختيار الموصل الشفاف الأمثل

الجانب المضاء لبعض أنواع الخلايا الشمسية، الأغشية الرقيقة، يحتوي على غشاء موصل شفاف يسمح للضوء بالدخول إلى المادة النشطة وجمع حاملات الشحنة الناتجة. عادةً، تُستخدم أفلام ذات نفاذية عالية وموصلية كهربائية عالية مثل أكسيد الإنديوم والقصدير أو البوليمرات الموصلة أو شبكات الأسلاك النانوية الموصلة لهذا الغرض. هناك مقايضة بين النفاذية العالية والموصلية الكهربائية، وبالتالي يجب اختيار الكثافة المثلى للأسلاك النانوية الموصلة أو بنية الشبكة الموصلة لتحقيق كفاءة عالية. [5]

تعزيز تشتت الضوء

مخطط لخصائص تعزيز المجال الكهروضوئي التي تم تجربتها في الأغشية الكهروضوئية الرقيقة (سمك t_PV) المنقوشة بخصائص أمامية. يمكن لآليتين بصريتين متزامنتين أن تتسببا في حبس الضوء : مقاومة الانعكاس والتشتت؛ ويمكن تمييز منطقتين طيفيتين رئيسيتين لكل آلية، عند أطوال موجية قصيرة وطويلة، مما يؤدي إلى 4 أنواع من ملفات تعزيز الامتصاص الموضحة هنا عبر منطقة الامتصاص. يتم الإشارة إلى المعلمة الهندسية الرئيسية للهياكل الفوتونية التي تؤثر على تعزيز الامتصاص في كل ملف بواسطة الأسهم السوداء. [38]

إن إدراج تأثيرات تشتت الضوء في الخلايا الشمسية هو استراتيجية فوتونية لزيادة الامتصاص لفوتونات ضوء الشمس ذات الطاقة المنخفضة (خاصة في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة) والتي تقدم المادة الكهروضوئية معامل امتصاص منخفض. يتم إنجاز مخطط حبس الضوء هذا عن طريق انحراف أشعة الضوء عن اتجاه السقوط، وبالتالي زيادة طول مسارها في ممتص الخلايا. [39] تعتمد الأساليب التقليدية المستخدمة لتنفيذ انتشار الضوء على الأسطح الخلفية / الأمامية المزخرفة، ولكن تم إثبات العديد من التصميمات البصرية البديلة بنتائج واعدة تستند إلى الشبكات الحيودية، ومصفوفات من الجسيمات النانوية / الدقيقة المعدنية أو العازلة، والبنية الدقيقة الموجية الضوئية، من بين أمور أخرى. [40] عند تطبيقها في مقدمة الأجهزة، يمكن أن تعمل هذه الهياكل كطلاءات هندسية مضادة للانعكاس، مما يقلل في نفس الوقت من انعكاس الضوء الخارج.

على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي تبطين السطح المستقبل للضوء في الخلية بمسامير معدنية بحجم النانو إلى زيادة كفاءة الخلية بشكل كبير. ينعكس الضوء عن هذه المسامير بزاوية مائلة على الخلية، مما يزيد من طول مسار الضوء عبر الخلية. هذا يزيد من عدد الفوتونات التي تمتصها الخلية وكمية التيار المتولد. [41] المواد الرئيسية المستخدمة في المسامير النانوية هي الفضة والذهب والألمنيوم . الذهب والفضة ليسا فعالين للغاية، حيث يمتصان الكثير من الضوء في الطيف المرئي، والذي يحتوي على معظم الطاقة الموجودة في ضوء الشمس، مما يقلل من كمية الضوء التي تصل إلى الخلية. [41] يمتص الألومنيوم الأشعة فوق البنفسجية فقط، ويعكس الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء، وبالتالي يتم تقليل فقدان الطاقة. يمكن للألمنيوم زيادة كفاءة الخلية بنسبة تصل إلى 22٪ (في ظروف المختبر). [42]

الطلاءات والقوام المضادة للانعكاس

تم تصميم الطلاءات المضادة للانعكاس لتقليل ضوء الشمس المنعكس من الخلايا الشمسية، وبالتالي تعزيز الضوء المنقول إلى الممتص الكهروضوئي. [43] يمكن تحقيق ذلك عن طريق التسبب في التداخل المدمر لموجات الضوء المنعكسة، كما هو الحال مع الطلاءات القائمة على التركيب الأمامي (متعدد الطبقات)، و/أو عن طريق مطابقة مؤشر الانكسار الهندسي الناجم عن تضاريس السطح، مع العديد من الهياكل المستوحاة من الطبيعة. [44] على سبيل المثال، يمكن رؤية مجموعة الحلمة، وهي مجموعة سداسية من الهياكل النانوية المخروطية ذات الطول الموجي الفرعي، على سطح عيون العثة. [44] تم الإبلاغ عن أن استخدام هذا النوع من بنية السطح يقلل من خسائر الانعكاس بنسبة 25٪، مما يحول الفوتون الإضافي الملتقط إلى زيادة بنسبة 12٪ في طاقة الخلية الشمسية. [44]

يمكن أيضًا استخدام الهياكل الدقيقة الأمامية، مثل تلك التي تم تحقيقها باستخدام النسيج أو الميزات الفوتونية الأخرى، كطريقة لتحقيق مقاومة الانعكاس، حيث يتم تغيير سطح الخلية الشمسية بحيث يتعرض الضوء الساقط لمؤشر انكسار فعال متزايد تدريجيًا عند السفر من الهواء نحو المادة الكهروضوئية. يمكن إنشاء هذه الأسطح عن طريق الحفر أو استخدام الطباعة الحجرية. في الوقت نفسه، تعمل على تعزيز تأثيرات تشتت الضوء التي تعزز الامتصاص بشكل أكبر، وخاصة فوتونات ضوء الشمس ذات الطول الموجي الأطول. [38] تساعد إضافة سطح خلفي مسطح بالإضافة إلى نسيج السطح الأمامي بشكل أكبر في حبس الضوء داخل الخلية، وبالتالي توفير مسار بصري أطول.

التبريد الإشعاعي

تؤدي زيادة درجة حرارة الخلية الشمسية بحوالي 1 درجة مئوية إلى انخفاض الكفاءة بنحو 0.45٪. لمنع ذلك، يمكن تطبيق طبقة بلورة السيليكا الشفافة على الألواح الشمسية. تعمل طبقة السيليكا كجسم أسود حراري ، ينبعث منه الحرارة كإشعاع تحت أحمر إلى الفضاء، مما يؤدي إلى تبريد الخلية حتى 13 درجة مئوية. [45] وبالتالي يمكن للتبريد الإشعاعي إطالة عمر الخلايا الشمسية. [46] يشار إلى التكامل الكامل للنظام بين الطاقة الشمسية والتبريد الإشعاعي بنظام SE-RC المشترك، والذي أظهر اكتسابًا أعلى للطاقة لكل وحدة مساحة مقارنة بالأنظمة غير المتكاملة. [47]

التخميد السطحي الخلفي

التخميد السطحي أمر بالغ الأهمية لكفاءة الخلايا الشمسية. [48] تم إجراء العديد من التحسينات على الجانب الأمامي من الخلايا الشمسية المنتجة بكميات كبيرة، ولكن السطح الخلفي المصنوع من الألومنيوم يعيق تحسينات الكفاءة. [49] استفادت كفاءة العديد من الخلايا الشمسية من إنشاء ما يسمى بالخلايا الخلفية والباعثة المخمدة (PERCs). يساعد الترسيب الكيميائي لطبقة التخميد العازل للسطح الخلفي والتي تتكون أيضًا من طبقة رقيقة من السيليكا أو أكسيد الألومنيوم مغطاة بطبقة من نيتريد السيليكون على تحسين الكفاءة في الخلايا الشمسية السيليكونية . ساعد هذا في زيادة كفاءة الخلايا لمواد رقاقة Cz-Si التجارية من أكثر من 17٪ إلى أكثر من 21٪ بحلول منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، [50] وكفاءة الخلايا للسيليكون شبه الأحادي إلى مستوى قياسي بلغ 19.9٪.

تم أيضًا تنفيذ مفاهيم التخميد السطحي الخلفي للخلايا الشمسية السليكونية للخلايا الشمسية CIGS. [51] يُظهر التخميد السطحي الخلفي إمكانية تحسين الكفاءة. تم استخدام Al 2 O 3 و SiO 2 كمواد تخميد. توفر نقاط الاتصال النانوية على طبقة Al 2 O 3 [52] ونقاط الاتصال الخطية على طبقة SiO2 [53] الاتصال الكهربائي لممتص CIGS بالإلكترود الخلفي الموليبدينوم . يتم إنشاء نقاط الاتصال النقطية على طبقة Al 2 O 3 بواسطة الطباعة الحجرية الإلكترونية ويتم إنشاء نقاط الاتصال الخطية على طبقة SiO 2 باستخدام الطباعة الحجرية الضوئية . أيضًا، لا يغير تنفيذ طبقات التخميد من شكل طبقات CIGS.

مواد الأغشية الرقيقة

على الرغم من عدم تشكيل استراتيجية مباشرة لتحسين الكفاءة، فإن مواد الأغشية الرقيقة تظهر الكثير من الوعود للخلايا الشمسية من حيث التكاليف المنخفضة والقدرة على التكيف مع الهياكل والأطر الحالية في التكنولوجيا. [54] نظرًا لأن المواد رقيقة جدًا، فإنها تفتقر إلى الامتصاص الضوئي للخلايا الشمسية المصنوعة من المواد السائبة. وقد تم إثبات محاولات تصحيح هذا، مثل مخططات حبس الضوء التي تعزز تشتت الضوء. [55] كما أن إعادة تركيب سطح الأغشية الرقيقة مهمة أيضًا. نظرًا لأن هذه هي عملية إعادة التركيب السائدة للخلايا الشمسية النانوية ذات الأغشية الرقيقة، فهي ضرورية لكفاءتها. يمكن أن يؤدي إضافة طبقة رقيقة من ثاني أكسيد السيليكون إلى تقليل إعادة التركيب.

خلايا مترادفة

تجمع الخلايا الشمسية الترادفية بين مادتين لزيادة الكفاءة. في عام 2022، تم الإعلان عن جهاز يجمع بين عدة طبقات من البيروفسكايت مع طبقات متعددة من السيليكون. تُظهر البيروفسكايت قدرة ملحوظة على التقاط وتحويل الضوء الأزرق بكفاءة، مما يكمل السيليكون، الذي يتميز بقدرة خاصة على امتصاص أطوال الموجات الحمراء والأشعة تحت الحمراء. يسمح هذا التآزر الفريد بين البيروفسكايت والسيليكون في تقنيات الخلايا الشمسية بامتصاص أكثر شمولاً للطيف الشمسي، مما يعزز الكفاءة والأداء العامين للأجهزة الكهروضوئية. حققت الخلية كفاءة بنسبة 32.5٪. [56]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ ab Kannan, Nadarajah; Vakeesan, Divagar (1 سبتمبر 2016). "الطاقة الشمسية لعالم المستقبل: - مراجعة". مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 62 : 1092– 1105. Bibcode :2016RSERv..62.1092K. doi :10.1016/j.rser.2016.05.022. ISSN  1364-0321.
  2. ^ Köberle, Alexandre C.; Gernaat, David EHJ; van Vuuren, Detlef P. (1 September 2015). "تقييم الإمكانات التقنية والاقتصادية الحالية والمستقبلية للطاقة الشمسية المركزة وتوليد الكهرباء الكهروضوئية". الطاقة . 89 : 739– 756. رمز Bibcode :2015Ene....89..739K. doi :10.1016/j.energy.2015.05.145. hdl : 1874/319865 . ISSN  0360-5442. S2CID  108996432.
  3. ^ ab بيلي روبرتس (20 أكتوبر 2008). "موارد الطاقة الشمسية الكهروضوئية في الولايات المتحدة". المختبر الوطني للطاقة المتجددة . تم الاسترجاع في 17 أبريل 2017 .
  4. ^ ديفيد جيه سي ماكاي . "الطاقة المستدامة - بدون الهواء الساخن". inference.org.uk . تم الاسترجاع في 20 نوفمبر 2017. الخلايا الشمسية الكهروضوئية: بيانات من صفيف 25 مترًا مربعًا في كامبريدجشاير في عام 2006
  5. ^ abc Kumar, Ankush (3 يناير 2017). "التنبؤ بكفاءة الخلايا الشمسية بناءً على أقطاب كهربائية شفافة موصلة". مجلة الفيزياء التطبيقية . 121 (1): 014502. Bibcode :2017JAP...121a4502K. doi :10.1063/1.4973117. ISSN  0021-8979.
  6. ^ "أساسيات كفاءة تحويل الخلايا الكهروضوئية". وزارة الطاقة الأمريكية . تم الاسترجاع في 6 سبتمبر 2014 .
  7. ^ شيجولا ، باتريك. بيوتل، بول؛ هيكلمان، ستيفان؛ هوهن، أوليفر. كليتزكي، مالطا؛ شون، جوناس. أوليفا، إدوارد؛ بريدان، فيليكس. شاختنر، مايكل. سيفر، جيرالد. هيلمرز، هينينج؛ ديمروث، فرانك. لاكنر ، ديفيد (2022). خلية شمسية رباعية الوصلات بكفاءة تحويل تصل إلى 47.6% تحت التركيز. المؤتمر الدولي لمرحلة البخار العضوي المعدني 2022.
  8. ^ هيلمرز ، هينينج. هوهن، أوليفر. لاكنر، ديفيد؛ شيجولا، باتريك. كليتزكي، مالطا؛ شون، جوناس. بيليجرينو، كارمين؛ أوليفا، إدوارد؛ شاختنر، مايكل. بيوتل، بول؛ هيكلمان، ستيفان؛ بريدان، فيليكس. أولمان، ينس؛ سيفر، جيرالد. ديمروث ، فرانك (8 مارس 2024). فروندليتش، الكسندر. هنزر، كارين. كولين، ستيفان؛ سيلرز، إيان ر. (محرران). “تعزيز كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى 47.6% واستكشاف التنوع الطيفي لمحولات الطاقة الضوئية III-V”. الإجراءات المجلد 12881، الفيزياء والمحاكاة والهندسة الضوئية للأجهزة الكهروضوئية XIII . 12881 : 1288103. رمز الكتاب : 2024SPIE12881E..03H. doi : 10.1117/12.3000352. ISBN 978-1-5106-7022-8.
  9. ^ جيز، جون ف.؛ فرنسا، ريان م.؛ شولتي، كيفن ل.؛ شتاينر، مايلز أ.؛ نورمان، أندرو ج.؛ جوثري، هارفي ل.؛ يونغ، ماثيو ر.؛ سونغ، تاو؛ موريارتي، توماس (أبريل 2020). "خلايا شمسية سداسية الوصلات من النوع III-V بكفاءة تحويل 47.1% تحت تركيز 143 شمسًا". طاقة الطبيعة . 5 (4): 326-335 . رمز Bibcode : 2020NatEn...5..326G. doi : 10.1038/s41560-020-0598-5. ISSN  2058-7546. OSTI  1659948. S2CID  216289881.
  10. ^ أوزديمير، ديريا (20 مايو 2022). "العلماء حطموا الرقم القياسي لأعلى خلية شمسية كفاءة". interestingengineering.com . تم الاسترجاع في 7 أغسطس 2023 .
  11. ^ فرنسا، ريان م.؛ جيز، جون ف.؛ سونغ، تاو؛ أولافاريا، والدو؛ يونغ، ميشيل؛ كيبلر، آلان؛ شتاينر، مايلز أ. (18 مايو 2022). "خلايا شمسية ثلاثية الوصلات بكفاءة أرضية 39.5% ومساحة 34.2% ممكّنة بواسطة شبكات فائقة البئر الكمومية السميكة". جول . 6 (5): 1121– 1135. arXiv : 2203.15593 . Bibcode :2022Joule...6.1121F. doi :10.1016/j.joule.2022.04.024. ISSN  2542-4351. S2CID  247778421.
  12. ^ Shockley William; Queisser Hans J (1961). "Detailed Balance Limit of Efficiency of pn Junction Solar Cells". مجلة الفيزياء التطبيقية . 32 (3): 510– 519. Bibcode :1961JAP....32..510S. doi :10.1063/1.1736034. مؤرشف من الأصل في 23 فبراير 2013.
  13. ^ دي فوس، أ. (1980). "حد التوازن التفصيلي لكفاءة الخلايا الشمسية الترادفية". مجلة الفيزياء د: الفيزياء التطبيقية . 13 (5): 839– 846. رمز المرجع : 1980JPhD...13..839D. doi : 10.1088/0022-3727/13/5/018. S2CID  250782402.
  14. ^ أ. دي فوس و هـ. باولز (1981). "حول الحد الديناميكي الحراري لتحويل الطاقة الكهروضوئية". Appl. Phys . 25 (2): 119– 125. Bibcode :1981ApPhy..25..119D. doi :10.1007/BF00901283. S2CID  119693148.
  15. ^ Rühle, Sven (8 فبراير 2016). "القيم المجدولة لحد Shockley-Queisser للخلايا الشمسية أحادية الوصلة". الطاقة الشمسية . 130 : 139– 147. رمز Bibcode :2016SoEn..130..139R. doi :10.1016/j.solener.2016.02.015.
  16. ^ Cheng-Hsiao Wu & Richard Williams (1983). "Limiting efficiencies for multiple energy-gap quantum devices". J. Appl. Phys . 54 (11): 6721. Bibcode :1983JAP....54.6721W. doi :10.1063/1.331859.
  17. ^ Verlinden, Pierre; Evrard, Olivier; Mazy, Emmanuel; Crahay, André (مارس 1992). "تنسجم سطح الخلايا الشمسية: طريقة جديدة باستخدام الأخاديد على شكل حرف V بزوايا جانبية يمكن التحكم فيها". مواد الطاقة الشمسية والخلايا الشمسية . 26 ( 1– 2): 71– 78. Bibcode :1992SEMSC..26...71V. doi :10.1016/0927-0248(92)90126-A.
  18. ^ ab Kirchartz, Thomas; Rau, Uwe (2018). "ما الذي يجعل الخلية الشمسية جيدة؟". Advanced Energy Materials . 8 (28): 1703385. Bibcode :2018AdEnM...803385K. doi :10.1002/aenm.201703385. S2CID  103853300.
  19. ^ أ. مولكي (2010). "الغبار يؤثر على كفاءة الخلايا الشمسية". تعليم الفيزياء . 45 (5): 456– 458. رمز Bibcode :2010PhyEd..45..456M. doi :10.1088/0031-9120/45/5/F03. S2CID  250818645.
  20. ^ ab Kawamoto, Hiroyuki; Guo, Bing (1 فبراير 2018). "تحسين نظام التنظيف الكهروستاتيكي لإزالة الغبار من الألواح الشمسية". مجلة الكهرباء الساكنة . 91 : 28– 33. doi :10.1016/j.elstat.2017.12.002. ISSN  0304-3886.
  21. ^ "الجزء الثاني – نظرية توصيف الخلية الكهروضوئية الرابعة ورمز تحليل LabVIEW". الجزء الثاني – نظرية توصيف الخلية الكهروضوئية الرابعة ورمز تحليل LabVIEW - National Instruments، 10 مايو 2012، ni.com/white-paper/7230/en/.
  22. ^ جيني نيلسون (2003). فيزياء الخلايا الشمسية. مطبعة إمبريال كوليدج. رقم ISBN 978-1-86094-340-9.
  23. ^ "Solar Junction Breaks Its Own CPV Conversion Efficiency Record". 18 ديسمبر 2013. تم الاسترجاع في 18 ديسمبر 2013 .
  24. ^ "سجلت شركة شارب رقمًا قياسيًا عالميًا في كفاءة الخلايا الشمسية - 44.4%". 28 يوليو 2013. تم الاسترجاع في 28 يوليو 2013 .
  25. ^ شولتز، أو.؛ ​​ميتي، أيه.؛ بريو، آر.؛ جلونز، إس دبليو (2007). "خلايا شمسية من السيليكون مع طباعة الشاشة على الجانب الأمامي المعدني بكفاءة تتجاوز 19%". doi :10.24406/publica-fhg-356329.
  26. ^ أ. ريختر؛ م. هيرمل؛ س. و. جلونز (أكتوبر 2013). "إعادة تقييم الكفاءة المحدودة للخلايا الشمسية السليكونية البلورية". مجلة معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات للخلايا الكهروضوئية . 3 (4): 1184– 1191. doi :10.1109/JPHOTOV.2013.2270351. S2CID  6013813.
  27. ^ K. Yoshikawa; H. Kawasaki & W. Yoshida (2017). "خلية شمسية من السيليكون غير المتجانس مع جهات اتصال خلفية متشابكة لكفاءة تحويل ضوئي تزيد عن 26%". Nature Energy . 2 (5): 17032. Bibcode :2017NatEn...217032Y. doi :10.1038/nenergy.2017.32. S2CID  114171665.
  28. ^ "تسجيل رقم قياسي عالمي جديد لكفاءة التحويل في خلية شمسية من السيليكون البلوري". 25 أغسطس 2017. تم الاسترجاع في 15 مارس 2018 .
  29. ^ abc "ما هو العائد من الطاقة الكهروضوئية؟" (PDF) . ديسمبر 2004 . تم الاسترجاع في 20 ديسمبر 2008 .
  30. ^ م. إيتو؛ ك. كاتو؛ ك. كوموتو؛ وآخرون (2008). "دراسة مقارنة حول تحليل التكلفة ودورة الحياة لأنظمة الطاقة الكهروضوئية واسعة النطاق بقدرة 100 ميجاوات في الصحاري باستخدام وحدات السيليكون المتري والألومنيوم والكادميوم وتيلوريد وCIS". التقدم في الطاقة الكهروضوئية: البحث والتطبيقات . 16 : 17–30 . doi :10.1002/pip.770. S2CID  97914857.
  31. ^ "تحليل الطاقة الصافية لإنتاج الطاقة المستدامة من الخلايا الشمسية القائمة على السيليكون" (PDF) . تم الاسترجاع في 13 سبتمبر 2011 .
  32. ^ كوركيش، ريتشارد (1997). "هل تستطيع الخلايا الشمسية استعادة الطاقة المستثمرة في تصنيعها؟". سولار بروجرس . 18 (2): 16- 17.
  33. ^ KL Chopra؛ PD Paulson & V. Dutta (2004). "الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة: نظرة عامة على التقدم في مجال الطاقة الكهروضوئية". الأبحاث والتطبيقات . 12 (23): 69– 92. doi :10.1002/pip.541. S2CID  39250492.
  34. ^ بينج، جينكينج؛ لو، لين؛ يانغ، هونغ شينغ (2013). " مراجعة تقييم دورة حياة استرداد الطاقة وانبعاثات الغازات المسببة للانحباس الحراري من أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية ". مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 19 : 255– 274. Bibcode :2013RSERv..19..255P. doi :10.1016/j.rser.2012.11.035. hdl : 10397/34975 .
  35. ^ Bhandari, Khagendra P.; Jennifer, M.Collier; Ellingson, Randy J.; Apul, Defne S. (2015). " زمن استرداد الطاقة (EPBT) وعائد الطاقة على الطاقة المستثمرة (EROI) لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية: مراجعة منهجية وتحليل تلوي ". مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 47 : 133– 141. Bibcode :2015RSERv..47..133B. doi :10.1016/j.rser.2015.02.057.
  36. ^ "أعلى كفاءة تم الوصول إليها على الإطلاق لخلية شمسية من السيليكون". ScienceDaily. 24 أكتوبر 2008. تم الاسترجاع في 9 ديسمبر 2009 .
  37. ^ المدرب، FE (2007) "الطاقة المتجددة لا تستطيع دعم مجتمع المستهلكين"
  38. ^ أب مينديز ، مانويل ج. أراوجو، أندريا؛ فيسنتي، أنطونيو؛ أغواس، هوغو؛ فيريرا، إيزابيل. فورتوناتو، الفيرا؛ مارتينز ، رودريجو (2016-08-01). “تصميم هياكل نانوية كروية موجية بصرية محسنة للخلايا الشمسية المعززة الضوئية”. طاقة النانو . 26 : 286– 296. بيب كود :2016NEne...26..286M. دوى :10.1016/j.nanoen.2016.05.038. ISSN  2211-2855.
  39. ^ شوستر، كريستيان ستيفانو؛ كروبي، إيسوديانا؛ هالمي، جان؛ كوتش، محمد؛ مينديز، مانويل جواو؛ بيترز، إيان ماريوس؛ يرجي، سيلكوك (2022)، لاكنر، ماكسيميليان؛ سجادي، بهاراك؛ تشين، وي-ين (المحررون)، "تمكين الخلايا الكهروضوئية باستخدام تقنيات إدارة الضوء الذكية"، دليل التخفيف من تغير المناخ والتكيف معه ، شام: سبرينغر إنترناشيونال للنشر، ص  1165-1248 ، doi :10.1007/978-3-030-72579-2_112، ISBN 978-3-030-72579-2تم استرجاعه في 9 مارس 2023
  40. ^ مينديز ، مانويل ج. سانشيز سوبرادو، أولالا؛ حق، سيرازول؛ ماتيوس، تياجو. أغواس، هوغو؛ فورتوناتو، الفيرا؛ مارتينز، رودريجو (1 يناير 2020)، إنريشي، فرانشيسكو؛ Righini، Giancarlo C. (eds.)، “الفصل التاسع – الهياكل الأمامية الموجية الضوئية على الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة المصنوعة من السيليكون والبيروفسكايت”، الخلايا الشمسية وإدارة الضوء ، إلسفير، الصفحات  من 315 إلى 354، ISBN 978-0-08-102762-2تم استرجاعه في 9 مارس 2023
  41. ^ ab Mukunth, Vasudevan (24 أكتوبر 2013). "تحسين كفاءة الألواح الشمسية". The Hindu . تم الاسترجاع في 6 أغسطس 2016 .
  42. ^ هيلتون ، نيكولاس. لي ، إكس إف ؛ جيانيني، خ. لي ، نيوجيرسي ؛ إكينز دوكس، نيوجيرسي؛ لو، J.؛ فيركروز، د.؛ فان دورب، ب. سودابانلو، هـ؛ سوجياما، م.؛ ماير، سا (7 أكتوبر 2013). “تخفيف الخسارة في الخلايا الشمسية البلازمونية: جسيمات الألومنيوم النانوية لتحسينات التيار الكهروضوئي عريض النطاق في الثنائيات الضوئية GaAs”. التقارير العلمية . 3 : 2874. بيب كود :2013NatSR...3.2874H. دوى :10.1038/srep02874. بمك 3791440 . بميد  24096686. 
  43. ^ جي، جوستين. "كيفية جعل الألواح الشمسية أكثر كفاءة في عام 2018 | EnergySage". موجز أخبار الطاقة الشمسية EnergySage، EnergySage، 19 سبتمبر 2017، news.energysage.com/how-to-make-solar-panels-more-efficient/.
  44. ^ abc Raut, Hemant Kumar; Ganesh, V. Anand; Nair, A. Sreekumaran; Ramakrishna, Seeram (2011). "الطلاءات المضادة للانعكاس: مراجعة نقدية متعمقة". الطاقة والعلوم البيئية . 4 (10): 3779. doi :10.1039/c1ee01297e. ISSN  1754-5692.
  45. ^ Zhu, Linxiao; Raman, Aaswath P.; Fan, Shanhui (6 أكتوبر 2015). "التبريد الإشعاعي لامتصاص الطاقة الشمسية باستخدام جسم أسود حراري من بلورات فوتونية شفافة بشكل واضح". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 112 (40): 12282– 12287. Bibcode :2015PNAS..11212282Z. doi : 10.1073/pnas.1509453112 . ISSN  0027-8424. PMC 4603484. PMID 26392542  . 
  46. ^ هيو، سي يون؛ جو لي، جيل؛ سونغ، يونغ مين (يونيو 2022). "التخلص من الحرارة باستخدام الهياكل الفوتونية: التبريد الإشعاعي وإمكاناته". مجلة كيمياء المواد ج . 10 (27): 9915- 9937. doi :10.1039/D2TC00318J. S2CID  249695930 - عبر الجمعية الملكية للكيمياء.
  47. ^ أحمد، سلمان؛ لي، زينبنج؛ جاويد، محمد شهزاد؛ ما، تاو (سبتمبر 2021). "مراجعة حول تكامل التبريد الإشعاعي وحصاد الطاقة الشمسية". المواد اليوم: الطاقة . 21 : 100776. رمز Bibcode : 2021MTEne..2100776A. doi : 10.1016/j.mtener.2021.100776 - عبر Elsevier Science Direct.
  48. ^ بلاك، لاكلان إي. (2016). وجهات نظر جديدة حول التخميد السطحي: فهم واجهة Si-Al2O3 (PDF) . سبرينغر. رقم ISBN 9783319325217.
  49. ^ "تقنية التخميد الخلفي للخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري: عملية متعددة الاستخدامات للإنتاج الضخم". IEEE، IEEE، 2012، www.osapublishing.org/DirectPDFAccess/F1E0036E-C63D-5F6F-EA52FF38B5D1786D_270075/oe-21-S6-A1065.pdf?da=1&id=270075&seq=0&mobile=no.
  50. ^ بلاك، لاكلان إي. (2016). وجهات نظر جديدة حول التخميد السطحي: فهم واجهة Si-Al2O3 (PDF) . سبرينغر. ص  1-2 . ISBN 9783319325217.
  51. ^ Vermang, Bart; Wätjen, Jörn Timo; Fjällström, Viktor; Rostvall, Fredrik; Edoff, Marika; Kotipalli, Ratan; Henry, Frederic; Flandre, Denis (2014). "استخدام تكنولوجيا الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون لزيادة كفاءة الخلايا الشمسية المصنوعة من النحاس والغاليوم والسلينيوم فائقة الرقة". التقدم في الخلايا الكهروضوئية: البحث والتطبيقات . 22 (10): 1023– 1029. doi :10.1002/pip.2527. PMC 4540152. PMID  26300619 . 
  52. ^ بوز ، س. كونها، JMV. بورمي، J.؛ تشن، مرحاض؛ نيلسون، NS؛ تيكسيرا، جي بي؛ جاسبار، J .؛ ليتاو، جي بي؛ إدوف، م. فرنانديز، بنسلفانيا؛ سالومي، PMP (2019). "دراسة مورفولوجية وإلكترونية للخلايا الشمسية الخلفية الرقيقة من نوع Cu(In, Ga) Se2". أفلام صلبة رقيقة . 671 : 77– 84. بيب كود :2019TSF...671...77B. دوى :10.1016/j.tsf.2018.12.028. اتش دي ال : 10773/30445 . S2CID  139582764.
  53. ^ بوز ، سوراف. كونها، خوسيه إم في . سوريش، سونيل؛ دي وايلد، جيسيكا؛ لوبيز، توماس S.؛ باربوسا، جواو RS. سيلفا، ريكاردو؛ بورمي، جيروم. فرنانديز، باولو أ؛ فيرمانج، بارت؛ سالومي، بيدرو إم بي (2018). “تصميم الطباعة الحجرية الضوئية لطبقات SiO2 لتخميل واجهة الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة”. آر آر إل للطاقة الشمسية . 2 (12): 1800212. دوى :10.1002/solr.201800212. اتش دي ال : 10773/30564 . S2CID  139388117.
  54. ^ دا، يون، وييمين شوان. "دور إعادة تركيب السطح في التأثير على كفاءة الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة النانوية". أوسا للنشر، 2013، www.osapublishing.org/DirectPDFAccess/F1E0036E-C63D-5F6F-EA52FF38B5D1786D_270075/oe-21-S6-A1065
  55. ^ مينديز ، مانويل ج. حق، سيرازول؛ سانشيز سوبرادو، أولالا؛ أراوجو، أندريا؛ أغواس، هوغو؛ فورتوناتو، الفيرا؛ مارتينز ، رودريجو (25 مايو 2018). “الخلايا الشمسية المحسنة الأمثل فائقة الرقة مع التقاط الضوء النانوفوتوني عريض النطاق”. آي ساينس . 3 : 238– 254. بيب كود :2018iSci....3..238M. دوى :10.1016/j.isci.2018.04.018. ISSN  2589-0042. بمك 6137392 . بميد  30428324. 
  56. ^ إيرفينج، مايكل (20 ديسمبر 2022). "التقدم في الخلايا الشمسية الترادفية المصنوعة من البيروفسكايت والسيليكون يحطم الرقم القياسي للكفاءة". أطلس جديد . تم الاسترجاع في 26 ديسمبر 2022 .
تحتوي ويكيميديا ​​كومنز على وسائط متعلقة بالخلية الشمسية.
  • "كيف يمكننا زيادة كفاءة الألواح الشمسية؟".
  • "العوامل المؤثرة على كفاءة الألواح الشمسية". 18 يوليو 2021.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Solar-cell_efficiency&oldid=1266193086"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate