കാൽസിറ്റോണൈറ്റ് സോളാർ സെല്ലുകളിലെ കോട്ടിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ

2009-ൽ, കാൽസൈറ്റ് നേർത്ത ഫിലിം കോശങ്ങൾ പ്രത്യക്ഷപ്പെടാൻ തുടങ്ങിയപ്പോൾ പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത 3.8% മാത്രമായിരുന്നു, വളരെ വേഗത്തിൽ വർദ്ധിച്ചു, യൂണിറ്റ് 2018, ലബോറട്ടറി കാര്യക്ഷമത 23% കവിഞ്ഞു. ഒരു ചാൽക്കോജെനൈഡ് സംയുക്തത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന തന്മാത്രാ സൂത്രവാക്യം ABX3 ആണ്, കൂടാതെ A സ്ഥാനം സാധാരണയായി Cs+ അല്ലെങ്കിൽ Rb+ പോലുള്ള ഒരു ലോഹ അയോണോ അല്ലെങ്കിൽ ഒരു ഓർഗാനിക് ഫങ്ഷണൽ ഗ്രൂപ്പോ ആണ്. (CH3NH3;), [CH (NH2)2]+ പോലുള്ളവ; B സ്ഥാനം സാധാരണയായി Pb2+, Sn2+ അയോണുകൾ പോലുള്ള ഡൈവാലന്റ് കാറ്റേഷനുകളാണ്; X സ്ഥാനം സാധാരണയായി Br-, I-, Cl- പോലുള്ള ഹാലോജൻ അയോണുകളാണ്. സംയുക്തങ്ങളുടെ ഘടകങ്ങൾ മാറ്റുന്നതിലൂടെ, ചാൽക്കോജെനൈഡ് സംയുക്തങ്ങളുടെ നിരോധിത ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് 1.2 നും 3.1 eV നും ഇടയിൽ ക്രമീകരിക്കാൻ കഴിയും. ഹ്രസ്വ-തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളിൽ ചാൽക്കോജെനൈഡ് സെല്ലുകളുടെ ഉയർന്ന-കാര്യക്ഷമതയുള്ള ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പരിവർത്തനം, ദീർഘ-തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളിൽ മികച്ച പരിവർത്തന പ്രകടനമുള്ള സെല്ലുകളിൽ, ഉദാഹരണത്തിന് വൈവിധ്യമാർന്ന ക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ സെല്ലുകളിൽ, സൈദ്ധാന്തികമായി 30%-ൽ കൂടുതൽ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത നേടാൻ കഴിയും, ഇത് ക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ സെല്ലുകളുടെ സൈദ്ധാന്തിക പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമതയുടെ 29.4% പരിധി മറികടക്കുന്നു. 2020, ജർമ്മനിയിലെ ഹൈംഹോൾട്ട്സിലെ ബെർലിൻ ലബോറട്ടറിയിൽ ഈ സ്റ്റാക്ക് ചെയ്ത ബാറ്ററി ഇതിനകം 29.15% പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത കൈവരിച്ചു, കൂടാതെ ചാൽക്കോജെനൈഡ്-ക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ സ്റ്റാക്ക്ഡ് സെൽ അടുത്ത തലമുറയിലെ പ്രധാന ബാറ്ററി സാങ്കേതികവിദ്യകളിൽ ഒന്നായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.

രണ്ട് ഘട്ടങ്ങളുള്ള ഒരു രീതിയിലൂടെയാണ് ചാൽക്കോജെനൈഡ് ഫിലിം പാളി യാഥാർത്ഥ്യമാക്കിയത്: ആദ്യം, സുഷിരങ്ങളുള്ള Pbl2, CsBr ഫിലിമുകൾ ഹെറ്ററോജംഗ്ഷൻ സെല്ലുകളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ സഹ-ബാഷ്പീകരണം വഴി മൃദുവായ പ്രതലങ്ങളോടെ നിക്ഷേപിച്ചു, തുടർന്ന് സ്പിൻ-കോട്ടിംഗ് വഴി ഒരു ഓർഗാനോഹാലൈഡ് ലായനി (FAI, FABr) കൊണ്ട് പൊതിഞ്ഞു. ഓർഗാനിക് ഹാലൈഡ് ലായനി നീരാവി നിക്ഷേപിച്ച അജൈവ ഫിലിമിന്റെ സുഷിരങ്ങളിലേക്ക് തുളച്ചുകയറുകയും പിന്നീട് 150 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് ക്രിസ്റ്റലൈസ് ചെയ്ത് ഒരു ചാൽക്കോജെനൈഡ് ഫിലിം പാളി രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. അങ്ങനെ ലഭിച്ച ചാൽക്കോജെനൈഡ് ഫിലിമിന്റെ കനം 400-500 nm ആയിരുന്നു, കൂടാതെ കറന്റ് പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനായി അത് അടിസ്ഥാന ഹെറ്ററോജംഗ്ഷൻ സെല്ലുമായി പരമ്പരയിൽ ബന്ധിപ്പിച്ചു. ചാൽക്കോജെനൈഡ് ഫിലിമിലെ ഇലക്ട്രോൺ ട്രാൻസ്പോർട്ട് പാളികൾ LiF ഉം C60 ഉം ആണ്, ഇത് താപ നീരാവി നിക്ഷേപം വഴി തുടർച്ചയായി ലഭിക്കുന്നു, തുടർന്ന് ഒരു ബഫർ പാളിയുടെ ആറ്റോമിക് പാളി നിക്ഷേപം, Sn02, സുതാര്യമായ ഫ്രണ്ട് ഇലക്ട്രോഡായി TCO യുടെ മാഗ്നെട്രോൺ സ്പട്ടറിംഗ് എന്നിവ നടത്തുന്നു. ഈ സ്റ്റാക്ക് ചെയ്ത സെല്ലിന്റെ വിശ്വാസ്യത ചാൽക്കോജെനൈഡ് സിംഗിൾ-ലെയർ സെല്ലിനേക്കാൾ മികച്ചതാണ്, എന്നാൽ ജലബാഷ്പം, വെളിച്ചം, ചൂട് എന്നിവയുടെ പാരിസ്ഥിതിക സ്വാധീനത്തിൽ ചാൽക്കോജെനൈഡ് ഫിലിമിന്റെ സ്ഥിരത ഇനിയും മെച്ചപ്പെടുത്തേണ്ടതുണ്ട്.