કેલ્સીટોનાઈટ સોલાર સેલમાં કોટિંગ ટેકનોલોજી

2009 માં, જ્યારે કેલ્સાઇટ પાતળા-ફિલ્મ કોષો દેખાવા લાગ્યા ત્યારે રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા માત્ર 3.8% હતી, અને ખૂબ જ ઝડપથી વધી ગઈ, યુનિટ 2018, પ્રયોગશાળા કાર્યક્ષમતા 23% થી વધુ થઈ ગઈ છે. ચાલ્કોજેનાઇડ સંયોજનનું મૂળભૂત પરમાણુ સૂત્ર ABX3 છે, અને A સ્થિતિ સામાન્ય રીતે ધાતુ આયન હોય છે, જેમ કે Cs+ અથવા Rb+, અથવા કાર્બનિક કાર્યાત્મક જૂથ. જેમ કે (CH3NH3;), [CH (NH2)2]+; B સ્થિતિ સામાન્ય રીતે દ્વિભાજક કેશન્સ હોય છે, જેમ કે Pb2+ અને Sn2+ આયનો; X સ્થિતિ સામાન્ય રીતે હેલોજન આયન હોય છે, જેમ કે Br-, I-, Cl-. સંયોજનોના ઘટકો બદલીને, ચાલ્કોજેનાઇડ સંયોજનોની પ્રતિબંધિત બેન્ડવિડ્થ 1.2 અને 3.1 eV વચ્ચે ગોઠવી શકાય છે. ટૂંકા-તરંગલંબાઇ પર ચાલ્કોજેનાઇડ કોષોનું ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતા ફોટોવોલ્ટેઇક રૂપાંતર, લાંબા-તરંગલંબાઇ પર ઉત્કૃષ્ટ રૂપાંતર પ્રદર્શન ધરાવતા કોષો પર સુપરઇમ્પોઝ કરવામાં આવે છે, જેમ કે વિજાતીય સ્ફટિકીય સિલિકોન કોષો, સૈદ્ધાંતિક રીતે 30% થી વધુની ફોટોવોલ્ટેઇક રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા મેળવી શકે છે, જે સ્ફટિકીય સિલિકોન કોષોની સૈદ્ધાંતિક રૂપાંતર કાર્યક્ષમતાની મર્યાદાને તોડીને 29.4% છે. 2020 માં, આ સ્ટેક્ડ બેટરીએ જર્મનીના હેઇમહોલ્ટ્ઝની બર્લિન પ્રયોગશાળામાં પહેલાથી જ 29.15% ની રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરી છે, અને ચાલ્કોજેનાઇડ-સ્ફટિકીય સિલિકોન સ્ટેક્ડ સેલને આગામી પેઢીની મુખ્ય બેટરી તકનીકોમાંની એક માનવામાં આવે છે.

ચૅલ્કોજેનાઇડ ફિલ્મ સ્તર બે-પગલાની પદ્ધતિ દ્વારા સાકાર કરવામાં આવ્યું હતું: પ્રથમ, છિદ્રાળુ Pbl2, અને CsBr ફિલ્મોને હેટરોજંક્શન કોષોની સપાટી પર ફ્લફી સપાટી સાથે સહ-બાષ્પીભવન દ્વારા જમા કરવામાં આવી હતી, અને પછી સ્પિન-કોટિંગ દ્વારા ઓર્ગેનોહાલાઇડ દ્રાવણ (FAI, FABr) થી આવરી લેવામાં આવી હતી. કાર્બનિક હૅલાઇડ દ્રાવણ બાષ્પ-જમા થયેલા અકાર્બનિક ફિલ્મના છિદ્રોમાં પ્રવેશ કરે છે અને પછી 150 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર પ્રતિક્રિયા આપે છે અને સ્ફટિકીકરણ કરે છે જેથી ચૅલ્કોજેનાઇડ ફિલ્મ સ્તર બને છે. આ રીતે પ્રાપ્ત ચૅલ્કોજેનાઇડ ફિલ્મની જાડાઈ 400-500 nm હતી, અને વર્તમાન મેચિંગને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા માટે તેને અંતર્ગત હેટરોજંક્શન કોષ સાથે શ્રેણીમાં જોડવામાં આવ્યું હતું. ચૅલ્કોજેનાઇડ ફિલ્મ પર ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન સ્તરો LiF અને C60 છે, જે ક્રમિક રીતે થર્મલ વરાળ નિક્ષેપન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે, ત્યારબાદ બફર સ્તર, Sn02 ના અણુ સ્તર નિક્ષેપન દ્વારા અને પારદર્શક ફ્રન્ટ ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે TCO ના મેગ્નેટ્રોન સ્પુટરિંગ દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. આ સ્ટેક્ડ સેલની વિશ્વસનીયતા ચાલ્કોજેનાઇડ સિંગલ-લેયર સેલ કરતાં વધુ સારી છે, પરંતુ પાણીની વરાળ, પ્રકાશ અને ગરમીના પર્યાવરણીય પ્રભાવ હેઠળ ચાલ્કોજેનાઇડ ફિલ્મની સ્થિરતામાં હજુ પણ સુધારો કરવાની જરૂર છે.