تصنيف بطاريات الطاقة الشمسية - النوع الثاني من بطاريات الطاقة الشمسية

1. بطاريات شمسية رقيقة من كادميوم تيلورايد

CdTe هو شبه موصل مركب بفرق جهد Eg يبلغ 1.45 eV. أصبح CdTe نوعًا جديدًا من مواد بطاريات الطاقة الشمسية الرقيقة مع آفاق تطبيق جيدة بسبب قدرته العالية على امتصاص الضوء والترسيب على نطاق واسع لأفلام CdTe. ومع ذلك، بسبب تأثير التعويض الذاتي لـ CdTe، من الصعب تحضير هوموجنشن عالي التوصيل، لذا فإن البطاريات الفعلية هي في الغالب بطاريات رقيقة من نوع هيتروجنشن. لا يوجد فرق كبير بين CD و CdTe في ثوابت الشبكة وعادة ما تكون أفضل مواد نافذة مستخدمة في بطاريات CdTe الرقيقة. تشمل طرق تحضير أفلام CdTe الرقيقة بشكل رئيسي التبلور في الطور السائل (LPE)، والتسامي في الفضاء القريب، والترسيب عن طريق نقل البخار، والرذاذ، والترسيب الكهربائي، والتحلل الحراري بالرذاذ.
تتميز بطاريات الطاقة الشمسية من فيلم CdTe الرقيق بكفاءتها العالية، مما يجعلها تحتل حصة معينة في سوق الطاقة الكهروضوئية، ويمكن أن تحقق بطاريات الطاقة الشمسية من فيلم CdTe الرقيق المرونة والشفافية، مما يزيد من آفاق تطبيقها في صناعات السيارات والبناء. ومع ذلك، فإن كل من Cd و Te هما عنصران سامان، مما يحد من الترويج والتطبيق لبطاريات الطاقة الشمسية من فيلم CdTe الرقيق إلى حد ما. لذلك، يجب أن يكون التركيز في الأبحاث المستقبلية على تقليل محتوى العناصر السامة مع تحسين الكفاءة أو تحسين استقرار البطارية نفسها وتقليل خطر تسرب العناصر السامة.

2. بطاريات شمسية رقيقة من GaAs

"GaAs هو مادة شبه موصلة مركبة من المجموعة III-V ذات فجوة نطاق مباشرة (Eg=1.43eV). لقد مرت طرق تحضير خلايا شمسية رقيقة من GaAs عبر طريقة الانتشار، وLPE، والترسيب الكيميائي البخاري العضوي المعدني (MOCVD)، وما إلى ذلك."
تتمتع بطاريات الشمسية الرقيقة من GaAs بالعديد من المزايا، مثل كفاءة التحويل العالية، ومقاومة الإشعاع الجيدة، ومقاومة درجات الحرارة العالية، ويمكن تصنيعها إلى بطاريات شمسية ذات ركيزة غير متجانسة وبطاريات شمسية متعددة الوصلات، مما يزيد من آفاق تطبيق بطاريات GaAs الشمسية في الفضاء. ومع ذلك، فإن تكلفة إنتاج بطاريات GaAs الرقيقة مرتفعة للغاية وخصائصها السامة تحد من تطبيق هذه البطاريات في المجال المدني. لذلك، يجب أن يكون التركيز في الأبحاث المستقبلية على تبسيط عملية تصنيع البطاريات وإيجاد عناصر وفيرة وغير سامة لاستبدال عنصر As، من أجل توسيع مساحة تطبيق هذا النوع من بطاريات الطاقة الشمسية.

3. بطاريات الطاقة الشمسية من فيلم رقيق من سيلينيد النحاس والإنديوم والغاليو

تتكون بطاريات الطاقة الشمسية من فيلم رقيق CIGS من فيلم رقيق من سيلينيد النحاس والإنديوم (CIS) عن طريق استبدال جزء من الإنديوم (In) بعنصر Ga. الهيكل النموذجي لبطاريات الطاقة الشمسية من فيلم رقيق CIGS هو TCO/ZnO/CdS/CIGS/القطب الخلفي/الركيزة. الطرق الرئيسية لتحضير بطاريات الطاقة الشمسية من فيلم رقيق CIGS هي الرش، MOCVD، الرش السائل، التحلل بالرش، الطباعة بالشاشة، والترسيب الكهربائي.
تتمتع بطاريات الطاقة الشمسية الرقيقة من نوع CIGS بمزايا الكفاءة العالية، والعمر الطويل، وعدم تأثير التحلل الضوئي، ويمكن ترسيبها على ركائز مرنة من البوليمر والمعادن. ومع ذلك، فإن بطاريات الطاقة الشمسية الرقيقة من نوع CIGS لها أيضًا بعض العيوب، مثل العديد من المواد الاصطناعية، وعملية التركيب المعقدة، والعناصر النادرة مثل الإنديوم والعناصر السامة مثل الكادميوم في المواد الاصطناعية، مما يجعل تكلفة البطارية مرتفعة للغاية ويسبب أيضًا تلوثًا بيئيًا خطيرًا. وتهدف هذه الدراسة إلى معالجة عيوب العناصر النادرة أو السامة، حيث يتم استخدام الزنك والقصدير الرخيصين كبديل للإنديوم والغاليوم المكلفين للحصول على بطاريات الطاقة الشمسية الرقيقة من نوع Cu2ZnSn(S, Se)4 (CZTSSe) المشابهة لبطاريات CIGS. بطاريات CZTSSe الرقيقة ليست صديقة للبيئة فحسب، بل إن CZTSSe هو أيضًا مادة ذات فجوة نطاق مباشرة مع معامل امتصاص كبير. لذلك، من خلال تقليل سمك بطارية الفيلم الرقيق، يمكن تقليل عدد المواد المستخدمة، مما يقلل من التكلفة الإجمالية لهذا النوع من البطاريات.