เทคโนโลยีการเคลือบผิวในเซลล์แสงอาทิตย์แคลซิโทไนต์

ในปี 2009 เมื่อเซลล์ฟิล์มบางแคลไซต์เริ่มปรากฏขึ้น ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานอยู่ที่เพียง 3.8% เท่านั้น แต่ก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วมาก ในปี 2018 ประสิทธิภาพในห้องปฏิบัติการได้เกิน 23% แล้ว สูตรโมเลกุลพื้นฐานของสารประกอบแคลโคเจนไนด์คือ ABX3 โดยตำแหน่ง A มักจะเป็นไอออนโลหะ เช่น Cs+ หรือ Rb+ หรือหมู่ฟังก์ชันอินทรีย์ เช่น (CH3NH3) หรือ [CH (NH2)2]+; ตำแหน่ง B มักจะเป็นแคตไอออนสองวาเลนต์ เช่น ไอออน Pb2+ และ Sn2+; และตำแหน่ง X มักจะเป็นแอนไอออนฮาโลเจน เช่น Br-, I-, Cl- การเปลี่ยนแปลงส่วนประกอบของสารประกอบทำให้สามารถปรับแบนด์วิดท์ต้องห้ามของสารประกอบแคลโคเจนไนด์ได้ระหว่าง 1.2 ถึง 3.1 eV การแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูงของเซลล์แคลโคเจนิกที่ความยาวคลื่นสั้น เมื่อนำมาซ้อนทับกับเซลล์ที่มีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานที่โดดเด่นที่ความยาวคลื่นยาว เช่น เซลล์ซิลิคอนผลึกแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน สามารถให้ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ได้มากกว่า 30% ในทางทฤษฎี ซึ่งทำลายขีดจำกัดประสิทธิภาพการแปลงพลังงานในทางทฤษฎีของเซลล์ซิลิคอนผลึกที่ 29.4% ในปี 2020 แบตเตอรี่แบบซ้อนนี้ได้บรรลุประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน 29.15% แล้วในห้องปฏิบัติการของไฮม์โฮลทซ์ในกรุงเบอร์ลิน ประเทศเยอรมนี และเซลล์แบบซ้อนแคลโคเจนิก-ซิลิคอนผลึกถือเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่สำคัญของยุคต่อไป

ชั้นฟิล์มแคลโคเจไนด์ถูกสร้างขึ้นด้วยวิธีการสองขั้นตอน: ขั้นแรก ฟิล์ม Pbl2 และ CsBr ที่มีรูพรุนถูกเคลือบลงบนพื้นผิวของเซลล์เฮเทอโรจังก์ชันที่มีพื้นผิวฟูโดยวิธีการระเหยร่วม จากนั้นจึงเคลือบด้วยสารละลายออร์กาโนฮาไลด์ (FAI, FABr) โดยวิธีการเคลือบแบบหมุนเหวี่ยง สารละลายออร์กาโนฮาไลด์จะแทรกซึมเข้าไปในรูพรุนของฟิล์มอนินทรีย์ที่เคลือบด้วยไอระเหย จากนั้นจะทำปฏิกิริยาและตกผลึกที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียสเพื่อสร้างชั้นฟิล์มแคลโคเจไนด์ ความหนาของฟิล์มแคลโคเจไนด์ที่ได้คือ 400-500 นาโนเมตร และถูกต่ออนุกรมกับเซลล์เฮเทอโรจังก์ชันด้านล่างเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการจับคู่กระแสไฟฟ้า ชั้นการขนส่งอิเล็กตรอนบนฟิล์มแคลโคเจไนด์คือ LiF และ C60 ซึ่งได้มาตามลำดับโดยวิธีการระเหยด้วยความร้อน ตามด้วยการเคลือบชั้นบัฟเฟอร์ Sn02 ด้วยวิธีการตกตะกอนแบบอะตอมิกเลเยอร์ และการสปัตเตอร์แบบแมกเนตรอนของ TCO เพื่อใช้เป็นอิเล็กโทรดด้านหน้าแบบโปร่งใส ความน่าเชื่อถือของเซลล์แบบเรียงซ้อนนี้ดีกว่าเซลล์แบบชั้นเดียวที่ทำจากแคลโคเจนไนด์ แต่ความเสถียรของฟิล์มแคลโคเจนไนด์ภายใต้ผลกระทบจากสิ่งแวดล้อม เช่น ไอน้ำ แสง และความร้อน ยังคงต้องได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น