تجربة الخصائص المظلمة للخلايا الشمسية

كيف يمكن تحسين كفاءة الخلية الشمسية متعددة الوصلات؟

تأتي النقاط الكمومية بأحجام مختلفة، كما أن فجوة نطاقها قابلة للتخصيص، مما يمكنها من جمع الضوء الذي يصعب التقاطه وإقرانه مع أشباه الموصلات الأخرى، مثل البيروفسكايت، لتحسين أداء الخلية الشمسية متعددة الوصلات هناك طريقة أخرى لتحسين كفاءة الخلايا الكهروضوئية وهي وضع طبقات متعددة من أشباه الموصلات لصنع خلايا شمسية متعددة الوصلات.

ما هي الخلايا الشمسية المصنوعة من أشباه موصلات؟

في الفصل السابق، ناقشنا الخلايا الشمسية المصنوعة من أشباه موصلات، حيث تولد الفوتونات القادمة من الشمس أزواج إلكترونات وثغرات، ثم تحول الطاقة الموجودة في تلك الأزواج إلى طاقة كهربية. أما الكيمياء الضوئية الشمسية، فتتَّبع مسارًا مختلفًا؛ إذ تتسبَّب الفوتونات القادمة من الشمس في انتقال أي جزيء من حالة الاستقرار الخاصة به إلى حالة إثارة.

ما هي أطياف الامتصاص لأكثر المواد شبه الموصلة استخدامًا في الخلايا الشمسية؟

شكل ٩-٣: أطياف الامتصاص لأكثر المواد شبه الموصلة استخدامًا في الخلايا الشمسية: إن أكثر مادة استخدامًا في الخلايا الشمسية، وهي السيليكون، شبه موصل غير مباشر، وهي لها معامل امتصاص قليل نسبيًّا، بوجه عام . وهناك حاجة لسمك قدره 0.01cm للحصول على امتصاص فعال.

ما هي العيوب التي تواجه الخلايا الشمسية الصبغية؟

تُولَّد الخلية فرق جهد ضوئي، يقابل الفرق بين مستوى فيرمي في شبه الموصل وجهد نرنست لزوج الأكسدة والاختزال في الإلكتروليت. رغم كل ما سبق، فإن للخلايا الشمسية الصبغية بعض العيوب؛ أولًا: تبلغ كفاءتها نحو نصف كفاءة الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري.

ما هو العامل الذي يؤثر على كفاءة الخلايا الشمسية؟

وهناك عامل آخر يؤثر على كفاءة الخلايا الشمسية وهو نوع فجوة الطاقة. واعتمادًا على الموقع النسبي للجزء العلوي من نطاق التكافؤ والجزء السفلي من نطاق التوصيل في فضاء المتجه الموجي، يمكن أن تكون فجوة الطاقة لأي شبه موصل مباشرة أو غير مباشرة؛ انظر الشكل ٩-٢.

كيف يتم تركيب الخلية الشمسية الصبغية؟

شكل ١٠-٨: تركيب خلية شمسية صبغية: (أ) تُنشأ الخلية فوق ركيزة من الزجاج ذات غشاء موصل. ويُضاف غشاء من ثاني أكسيد التيتانيوم مُنشأ باستخدام تقنية النانو بحجم الحبة الذي يصل إلى نحو 15nm وسُمك يصل إلى نحو 10μm فوق هذا الغشاء الموصل. وتُرسب جزيئات صبغة ذات نطاق امتصاص قوي في المنطقة المرئية فوق سطح من جسيمات نانوية من ثاني أكسيد التيتانيوم.