تطبيقات الأغشية الرقيقة في صناعة الخلايا الكهروضوئية

تُستخدم الخلايا الكهروضوئية في مجالين رئيسيين: السيليكون البلوري والأغشية الرقيقة. تتميز خلايا السيليكون البلوري الشمسية بمعدل تحويل عالٍ نسبيًا، إلا أن عملية إنتاجها ملوثة، مما يجعلها مناسبة فقط للبيئات ذات الإضاءة القوية، ولا يمكنها توليد الكهرباء في ظروف الإضاءة الخافتة. أما خلايا الأغشية الرقيقة الشمسية، فتتمتع بالعديد من المزايا مقارنةً بأنواع الخلايا الشمسية الأخرى كالسيليكون البلوري، مثل انخفاض تكلفة الإنتاج، وقلة استهلاك المواد الخام، وأداء ممتاز في ظروف الإضاءة الخافتة، مما يُسهّل دمجها في المباني الكهروضوئية. وسنتناول بإيجاز تطبيقات الأغشية الرقيقة في صناعة الخلايا الكهروضوئية، وذلك باستخدام بطاريات الأغشية الرقيقة من تيلوريد الكادميوم، وبطاريات الأغشية الرقيقة من سيلينيوم الغاليوم والإنديوم والكربون الشبيه بالماس (DLC) كأمثلة.

تتميز بطاريات الأغشية الرقيقة من تيلوريد الكادميوم (CdTe) بسهولة ترسيبها، ومعامل امتصاصها الضوئي العالي، وأدائها المستقر. في التطبيقات العملية، يُحفظ تيلوريد الكادميوم في مكونات الأغشية الرقيقة بين لوحين من الزجاج، مما يمنع تسرب المعادن الثقيلة في درجة حرارة الغرفة. ولذلك، تتمتع تقنية بطاريات الأغشية الرقيقة من تيلوريد الكادميوم بمزايا فريدة في دمج الطاقة الشمسية في المباني. فعلى سبيل المثال، تم استخدام مكونات الأغشية الرقيقة من تيلوريد الكادميوم في الجدار الستائري الكهروضوئي لقاعدة رقص المسرح الوطني الكبير، وجدران متحف الطاقة الشمسية، وسقف الإضاءة في المبنى.

تتمتع تقنية ومواد الخلايا الشمسية الرقيقة المصنوعة من سيلينيد النحاس والفولاذ (CIGS) بآفاق تطوير واسعة، وأداؤها مستقر نسبيًا، مما يجعلها النوع الأكثر استخدامًا من بطاريات الأغشية الرقيقة في قطاع البناء. وتتميز كفاءة تصنيع وحدات الطاقة الشمسية واسعة النطاق باستخدام CIGS بكفاءة عالية نسبيًا، حيث تقترب حاليًا من كفاءة تحويل وحدات الطاقة الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري. إضافةً إلى ذلك، يمكن تصنيع خلايا CIGS الرقيقة على شكل خلايا شمسية مرنة.

تتمتع الأغشية الرقيقة من الكربون الشبيه بالماس (DLC) أيضاً بتطبيقات واسعة في مجال الخلايا الكهروضوئية

وصل غشاء الكربون الشبيه بالماس الرقيق، المستخدم كغشاء واقٍ مضاد للانعكاس بالأشعة تحت الحمراء للأجهزة البصرية المصنوعة من الجرمانيوم وكبريتيد الزنك وسيلينيد الزنك وأرسينيد الغاليوم، إلى مستوى عملي. كما يتمتع هذا الغشاء بتطبيقات واعدة في الليزر عالي الطاقة، ويمكن استخدامه كمواد نوافذ لهذه الليزرات نظرًا لعتبة تلفه العالية. ويحظى غشاء الكربون الشبيه بالماس أيضًا بسوق تطبيقات واسعة وإمكانات كبيرة في الحياة اليومية، مثل زجاج الساعات وعدسات النظارات وشاشات الكمبيوتر وزجاج السيارات الأمامي وأغشية الحماية الزخرفية لمرايا الرؤية الخلفية.

– نُشر هذا المقال بواسطةمصنع آلات الطلاء بالتفريغمكنسة كهربائية من شركة تشنهوا.