في عام ٢٠٠٩، عندما بدأت خلايا الأغشية الرقيقة من الكالسيت بالظهور، كانت كفاءة التحويل ٣.٨٪ فقط، وزادت بسرعة كبيرة، وفي عام ٢٠١٨، تجاوزت كفاءة المختبر ٢٣٪. الصيغة الجزيئية الأساسية لمركب الكالكوجينيد هي ABX3، والموضع A عادةً ما يكون أيونًا معدنيًا، مثل Cs+ أو Rb+، أو مجموعة وظيفية عضوية، مثل (CH3NH3;)، [CH (NH2)2]+؛ والموضع B عادةً ما يكون كاتيونات ثنائية التكافؤ، مثل أيونات Pb2+ وSn2+؛ والموضع X عادةً ما يكون أنيونات هالوجينية، مثل Br- وI- وCl-. بتغيير مكونات المركبات، يمكن تعديل النطاق الترددي المحظور لمركبات الكالكوجينيد بين ١.٢ و٣.١ إلكترون فولت. يمكن للتحويل الكهروضوئي عالي الكفاءة لخلايا الكالكوجينيد عند الأطوال الموجية القصيرة، المتراكب على خلايا ذات أداء تحويل متميز عند الأطوال الموجية الطويلة، مثل خلايا السيليكون البلورية غير المتجانسة، أن يحصل نظريًا على كفاءة تحويل كهروضوئي تزيد عن 30٪، متجاوزًا حد كفاءة التحويل النظرية لخلايا السيليكون البلورية البالغة 29.4٪. في عام 2020، حققت هذه البطارية المكدسة بالفعل كفاءة تحويل تبلغ 29.15٪ في مختبر برلين في هيمهولتز، ألمانيا، وتعتبر الخلية المكدسة من السيليكون البلوري الكالكوجينيد واحدة من تقنيات البطاريات الرئيسية للجيل القادم.
تم إنتاج طبقة غشاء الكالكوجينيد بطريقة من خطوتين: أولاً، تم ترسيب أغشية مسامية من Pbl2 وCsBr على سطح خلايا الوصلات غير المتجانسة ذات الأسطح الرقيقة عن طريق التبخر المشترك، ثم تم تغطيتها بمحلول هاليد عضوي (FAI، FABr) عن طريق الطلاء الدوراني. يخترق محلول الهاليد العضوي مسام الغشاء غير العضوي المترسب بالبخار، ثم يتفاعل ويتبلور عند درجة حرارة 150 درجة مئوية لتكوين طبقة غشاء الكالكوجينيد. تراوح سمك غشاء الكالكوجينيد الناتج بين 400 و500 نانومتر، وتم توصيله على التوالي بخلية الوصلات غير المتجانسة الأساسية لتحسين مطابقة التيار. تتكون طبقات نقل الإلكترون على غشاء الكالكوجينيد من LiF وC60، ويتم الحصول عليها بالتتابع عن طريق الترسيب البخاري الحراري، يليه ترسيب الطبقة الذرية لطبقة عازلة، SnO2، والرش المغناطيسي لـ TCO كقطب أمامي شفاف. إن موثوقية هذه الخلية المكدسة أفضل من موثوقية خلية الطبقة الواحدة الكالكوجينيد، ولكن استقرار فيلم الكالكوجينيد تحت التأثيرات البيئية لبخار الماء والضوء والحرارة لا يزال بحاجة إلى التحسين.
وقت النشر: ٢٠ أكتوبر ٢٠٢٣