فناوری پوشش در سلول‌های خورشیدی کلسیتونیت

در سال ۲۰۰۹، زمانی که سلول‌های لایه نازک کلسیت شروع به ظهور کردند، راندمان تبدیل تنها ۳.۸٪ بود و خیلی سریع افزایش یافت، در واحد ۲۰۱۸، راندمان آزمایشگاهی از ۲۳٪ فراتر رفته است. فرمول مولکولی پایه یک ترکیب کالکوژنید ABX3 است و موقعیت A معمولاً یک یون فلزی مانند Cs+ یا Rb+ یا یک گروه عاملی آلی است. مانند (CH3NH3;)، [CH(NH2)2]+؛ موقعیت B معمولاً کاتیون‌های دو ظرفیتی مانند یون‌های Pb2+ و Sn2+ است؛ موقعیت X معمولاً آنیون‌های هالوژن مانند Br-، I-، Cl- است. با تغییر اجزای ترکیبات، پهنای باند ممنوعه ترکیبات کالکوژنید بین ۱.۲ تا ۳.۱ eV قابل تنظیم است. تبدیل فتوولتائیک با راندمان بالا در سلول‌های کالکوژنید در طول موج‌های کوتاه، که بر روی سلول‌هایی با عملکرد تبدیل برجسته در طول موج‌های بلند، مانند سلول‌های سیلیکونی کریستالی ناهمگن، قرار می‌گیرند، از نظر تئوری می‌توانند راندمان تبدیل فتوولتائیک بیش از 30٪ را به دست آورند و از حد مجاز راندمان تبدیل نظری سلول‌های سیلیکونی کریستالی 29.4٪ عبور کنند. در سال 2020، این باتری انباشته در آزمایشگاه برلین هایمهولتز، آلمان، به راندمان تبدیل 29.15٪ دست یافته است و سلول انباشته سیلیکون کریستالی کالکوژنید یکی از فناوری‌های اصلی باتری نسل بعدی محسوب می‌شود.

لایه فیلم کالکوژنید با یک روش دو مرحله‌ای محقق شد: ابتدا، فیلم‌های متخلخل Pbl2 و CsBr با تبخیر همزمان روی سطح سلول‌های ناهمگون با سطوح کرکی رسوب داده شدند و سپس با محلول ارگانوهالید (FAI، FABr) با پوشش چرخشی پوشانده شدند. محلول هالید آلی به منافذ فیلم معدنی رسوب داده شده با بخار نفوذ می‌کند و سپس در دمای 150 درجه سانتیگراد واکنش داده و متبلور می‌شود تا یک لایه فیلم کالکوژنید تشکیل دهد. ضخامت فیلم کالکوژنید بدست آمده 400-500 نانومتر بود و برای بهینه سازی تطبیق جریان، به صورت سری با سلول ناهمگون زیرین متصل شد. لایه‌های انتقال الکترون روی فیلم کالکوژنید LiF و C60 هستند که به ترتیب با رسوب بخار حرارتی بدست می‌آیند و پس از آن رسوب لایه اتمی یک لایه بافر، Sn02 و کندوپاش مگنترونی TCO به عنوان یک الکترود جلویی شفاف انجام می‌شود. قابلیت اطمینان این سلول انباشته‌شده بهتر از سلول تک‌لایه کالکوژنید است، اما پایداری لایه کالکوژنید تحت تأثیرات محیطی بخار آب، نور و گرما هنوز نیاز به بهبود دارد.