থেকে: https://pvlab.epfl.ch/
পটভূমি
ফোটোভোলটাইকস (পিভি) শক্তি শক্তির মূল গ্লোবাল উত্সের একটি হয়ে উঠার প্রান্তে এবং ক্রিস্টালিন সিলিকন বাজারে আধিপত্য বিস্তার করে আসছে এবং এর কাছাকাছি ভবিষ্যতে কোন পরিবর্তন নেই। সিলিকন-ভিত্তিক হাইটোজুনাকশন সৌর কোষগুলি (সি-এইচজেটি) স্ফটিক সিলিকন ফোটোভোলটাইকের মধ্যে একটি গরম বিষয়। কারণ এটি সৌর কোষগুলির রেকর্ড-দক্ষতা শক্তির রূপান্তর 26.6% পর্যন্ত (চিত্র 1, আরও দেখুন Yoshikawa et al।, প্রকৃতি শক্তি 2)। , 2017 )। সিআই-এইচজেটি-এর মূল বিন্দুটি ব্যাপক ব্যান্ডগ্যাপের সাথে একটি ফিল্ম সন্নিবেশ করে ক্রিস্টালিন পৃষ্ঠ থেকে অত্যন্ত পুনঃসংযোগ-সক্রিয় পরিচিতি স্থানান্তর করা। সম্পূর্ণ ডিভাইস সম্ভাব্য পৌঁছানোর জন্য, হেটারো ইন্টারফেস রাষ্ট্র ঘনত্ব সংক্ষিপ্ত হতে হবে। কার্যকরীভাবে, হাইড্রোজেনেটেড অ্যামোফাসাস সিলিকন (এ-সি: এইচ) কয়েকটি ন্যানোমিটার পুরুত্বের ছায়াছবি এই জন্য প্রার্থীদের আবেদন করছে: তাদের ব্যান্ডগপ সি-সি-এর তুলনায় বিস্তৃত এবং যখন অভ্যন্তরীণ, এই ধরনের চলচ্চিত্রগুলি সি-সি পৃষ্ঠায় কমাতে পারে হাইড্রোজেনেশন দ্বারা রাষ্ট্র ঘনত্ব। উপরন্তু, এই চলচ্চিত্রগুলি অপেক্ষাকৃত সহজে, উভয় n- বা p-type, যা স্যাচুরেশন-বর্তমান ঘনত্বের জন্য রেকর্ড-কম মানগুলির সাথে পরিচিতিগুলির (লিথোগ্রাফি-মুক্ত) ফ্যাব্রিকেশনের অনুমতি দেয়। প্রভাবশালী বড় এলাকা (> 100 সেমি 2 ) শক্তি-রূপান্তর দক্ষতা (~ 25%) বেশ কয়েকটি কোম্পানি ( ত্যাগুসী এট আল।, আইইইই জেপিভি 4, 2014 , অ্যাডাকি এট আল। এপিএল 104, ২015 ...) দ্বারা রিপোর্ট করা হয়েছে।
চিত্র 1: গত 20 বছরে মনোক্রিস্ট্যালাইন সিলিকন সৌর সেল রেকর্ড দক্ষতা বিবর্তন।
একটি সাধারণ হাইটোজেনশন সৌর কোষের একটি স্কেচ এবং ব্যান্ড ডায়াগ্রাম চিত্র 2 এ দেওয়া হয়েছে। মূল ডিভাইসটি সম্মুখের (আলোকসজ্জা) দিকে ক্রমাগত একটি অভ্যন্তরীণ একটি-সি: এইচ প্যাসিভেশন লেয়ার এবং একটি পি-ডপড অ্যামফফাস সিলিকন ইমিটর উভয়ই প্লাজমা দ্বারা জমা উন্নত রাসায়নিক বাষ্প জমা (PECVD)। সিলিকন স্তরগুলির উপরে, একটি অ্যান্টিরেফেক্টিভ স্বচ্ছ অভিযোজিত অক্সাইড (টিসিও) শারীরিক বাষ্প জমা (পিভিডি) দ্বারা জমা হয় এবং চার্জ সংগ্রহ একটি স্ক্রীন-মুদ্রিত ধাতব যোগাযোগ গ্রিড দ্বারা তৈরি করা হয়। পিছনে দিকে, একটি ইলেকট্রন সংগ্রহ স্ট্যাক ব্যবহার করা হয় এবং এটি একটি অভ্যন্তরীণ একটি-সি: এইচ প্যাসিভেশন লেয়ার, একটি ডপেড এন-টাইপ অ্যামফফাস সিলিকন (উভয় PECVD দ্বারা জমা দেওয়া), একটি টিসিও স্তর এবং একটি ধাতব যোগাযোগ লেয়ার দ্বারা গঠিত হয়। PVD দ্বারা জমা)।
| |
চিত্র 2: বাম: একটি heterojunction সৌর কোষ (স্কেল না) এর schehematic অঙ্কন। ডানে: একটি হাইটোজোজাকশন সৌর কোষ (স্কেলে না) এর ভারসাম্যহীনতায় অন্ধকারে বৈদ্যুতিন ব্যান্ড চিত্র।
চিত্র 3 বর্তমানে গ্রুপে অনুসরণ করা গবেষণা প্রধান বিষয় প্রদর্শন করে। এটি প্যাসিভেশন পদ্ধতির মৌলিক দিক থেকে যায়, বিকল্প যোগাযোগ পরিকল্পনার বিকাশের মাধ্যমে নেতিবাচক (ইলেক্ট্রন) এবং ইতিবাচক (গর্ত) বৈদ্যুতিক চার্জ, উদ্ভাবনী ডিভাইসের আর্কিটেকচারগুলির উন্নয়নে এবং শক্তি উৎপাদনের অপারেটিং অবস্থার প্রভাব পড়ার জন্য ফোটোভোলটাইক মডিউল এর।
চিত্র 3: সিলিকন ভিত্তিক heterojunction সৌর কোষ কাছাকাছি সক্রিয় গবেষণা বিষয়।
সারফেস প্যাসিভেশন
উচ্চ-বিশুদ্ধতা সিলিকন বৃহত আকারের উত্পাদন সাম্প্রতিক অগ্রগতি ভর উৎপাদন জন্য সহজেই পাওয়া খুব উচ্চমানের সিলিকন ওয়েফার তৈরি। যেমন wafers মধ্যে কম ত্রুটি ঘনত্ব যথাযথ ডিভাইস আর্কিটেকচারের জন্য 25% অর্জনযোগ্য দক্ষতা তোলে। যেমন উচ্চ দক্ষতা ডিভাইস তৈরি করার প্রথম চ্যালেঞ্জটি নিশ্চিত করা যে ওয়েফার পৃষ্ঠটি বৈদ্যুতিন সক্রিয় ত্রুটিগুলি উপস্থিত না। বিভিন্ন উপায়ে এই ধরনের প্যাসিভেশন অর্জন করা যেতে পারে, পিভি-ল্যাব-এ সর্বাধিক ব্যাপকভাবে তদন্ত করা হচ্ছে প্লাজমা-জমা হাইড্রোজেনেটেড অ্যামফাসাস সিলিকন (A-Si: H)। অত্যন্ত কার্যকর প্যাসিভেশন প্রদানের জন্য এটি সবচেয়ে কার্যকরী লেয়ার হিসাবে প্রমাণিত, যা সিলিকন ওয়েফারগুলিতে বড় বড় ক্যারিয়ারের জীবনকাল এবং সেইসাথে রেকর্ড-উচ্চ দক্ষতাগুলিকে অনুমতি দেয়। A-Si: H (এবং এর অক্সাইড এবং কার্বাইড অ্যালয়েস) থেকে ভূমির প্যাসিভেশন পিছনে ঘটনা, হাইড্রোজেনের ভূমিকা, গরম করার প্রভাব বা হালকা আলোকসজ্জা আকর্ষণীয় বৈজ্ঞানিক জিজ্ঞাসা যা এই ক্ষেত্রটিকে এখনও সক্রিয় করে তোলে [কোবায়শি ২016]।
যোগাযোগ গঠন
দ্বিতীয় চ্যালেঞ্জ উচ্চ মানের মানের সিলিকন ওয়েফার থেকে উচ্চ দক্ষ সৌর কোষ তৈরি করার সময় দুটি স্পেসিশালি বিচ্ছিন্ন টার্মিনালগুলির ইতিবাচক এবং নেতিবাচক চার্জ নির্বাচন করে। এই ধরনের নির্বাচনী সংগ্রহটি আধা-পারময়েবল ইলেকট্রনিক ঝিল্লিতে নির্ভর করে, এক ধরনের চার্জ (যেমন ইলেকট্রন) -এর জন্য কম প্রতিরোধের বৈদ্যুতিক সংযোগ প্রদান করে, কমপক্ষে লিকাকে অন্যান্য ধরনের (গর্ত) ব্লক করে। ডপেড অ্যামোফাসাস সিলিকন স্তরগুলি ব্যবহার করা (পি-টাইপ এবং এন-টাইপ এ-সি: এইচ) বিভিন্ন গবেষণাগার এবং সংস্থার [ডেডব্লফ ২01২] দ্বারা এই ধরনের পরিচিতি ব্যবহার করে প্রাপ্ত বিশ্ব-রেকর্ড কার্যকারিতাগুলি সহ এই নির্বাচনযোগ্যতা প্রদানের একটি অত্যন্ত কার্যকর উপায় হিসাবে প্রমাণিত হয়। সেই চলচ্চিত্রগুলি আলোর এবং অ আদর্শ নির্বাচনীতা (বিশেষত একটি চারিত্রিক চার্জ এবং নিম্নতর পার্শ্ববর্তী পরিবহন) এর প্যারাসিটিক শোষণ সহ বিভিন্ন সীমাবদ্ধতা উপস্থাপন করে। আদর্শ নির্বাচনী যোগাযোগের জন্য প্রয়োজনীয় মৌলিক বৈশিষ্ট্যগুলি উন্মোচন করা (উপাদানগুলিও ইন্টারফেস বৈশিষ্ট্যগুলি অন্তর্ভুক্ত করা) সহজ প্রক্রিয়াগুলির উপর ভিত্তি করে আরও দক্ষ ডিভাইসগুলি বিকাশের জন্য কী। ক্যারিয়ার-সিলেক্টিভ পরিচিতি হিসাবে উপন্যাস উপযুক্ত উপাদানের প্রয়োগ এই শেষের জন্য একটি অত্যন্ত সক্রিয় বিষয় এবং উপযুক্ত উপকরণ ডিজাইন করা এবং ফ্যাব্রিক করা গোষ্ঠীর দৃঢ় ফোকাস।
ডিভাইস আর্কিটেকচার
ডপ্যান্ট-মুক্ত সৌর কোষ: দীর্ঘস্থায়ী ধারণা যে ফোটোভোলটাইক যন্ত্রটি বিপরীত মেরুগুলির ডপড পরিচিতিগুলির দক্ষতা অর্জন করার প্রয়োজন থাকলে, সৌর কোষের পদার্থবিজ্ঞানের সাম্প্রতিক বোঝার প্রস্তাব দেওয়া হয়েছে যে এটি ঘটনা নয়: বেশিরভাগ পরিচিতি আর্কিটেকচারগুলি তাত্ত্বিকভাবে একইভাবে সরবরাহ করতে পারে দক্ষ ডিভাইস। একটি উচ্চ দক্ষতা এখনো সম্পূর্ণ ডপ্যান্ট-মুক্ত স্ফটিক সিলিকন সেলের পরীক্ষামূলক প্রদর্শনী - সামান্য উপ-স্টোইচিওম্যাট্রিক MoO 3 এবং লিফ ব্যবহার করে গর্ত হিসাবে এবং ইলেক্ট্রন-নির্বাচনী পরিচিতিগুলি - সম্পূর্ণ সরল প্রক্রিয়াগুলির সাথে অত্যন্ত নতুন ডিভাইসের স্থাপত্যের দিকে রাস্তাটি খোলে সহজ ডিজাইন [বুলক2016]।
Interdigitated ফিরে যোগাযোগ (আইবিসি) সৌর কোষ: একটি সিলিকন সৌর কোষ থেকে বৈদ্যুতিক চার্জ নিষ্কাশন, ধাতু যোগাযোগের প্রয়োজন হয়। যেখানে প্রচলিত স্থাপত্যের সৌর কোষগুলি নেগেটিভ (ইলেক্ট্রন) এবং ইতিবাচক (গর্ত) চার্জগুলি ওয়েফারের প্রতিটি পাশে সংগ্রহ করা হয়, আইবিসি নকশা ওয়েফারের পিছনে উভয় চার্জ প্রকার সংগ্রহ করে। এটি ওয়েফারের পিছনে এই চার্জগুলি সরিয়ে দেওয়ার জন্য প্রয়োজনীয় সমস্ত ধাতু স্থানান্তরিত করতে পারে, এইভাবে ছায়াপথ প্রতিরোধ করে এবং উচ্চতর বিদ্যুৎ উৎপন্ন করার অনুমতি দেয়। নীতিগতভাবে সহজ হলেও, এই পদ্ধতির অনেক বৈজ্ঞানিক ও প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জগুলি উপস্থাপন করে [টমাস2017]।
ক্ষুদ্র এলাকার ডিভাইসগুলি: যদিও বেশিরভাগ ফোটোভোলটাইক প্রযুক্তির রেকর্ড সেলগুলি ছোট-এলাকার ডিভাইসগুলিতে (1 সেমি 2 বা তার নীচে) পাওয়া যায়, তখন ওয়েফার ভিত্তিক সিলিকন ডিভাইসগুলির সাম্প্রতিক রেকর্ড দক্ষতাগুলি আরও বড় এলাকায়> 100 সেমি 2 এ প্রাপ্ত হয়েছিল। সিলিকন (সাধারণত মিলিমিটার স্কেল) মধ্যে ফটোগুলিনেটেড বাহকগুলির বৃহৎ বিস্তারের দৈর্ঘ্য প্রান্ত পুনর্বিবেচনার একটি বিশেষ সমস্যা এবং চ্যালেঞ্জ করা ছোট ডিভাইসগুলির ফ্যাব্রিকেশন করে তোলে। এলাকা সংক্রান্ত ক্ষতি এবং প্রান্ত বিচ্যুতির বিকাশের একটি ভাল বোঝার দক্ষ ছোট-এলাকার ডিভাইসগুলি ধাতবীকরণের শর্তে ঝিমের প্রয়োজনীয়তাগুলি মঞ্জুর করতে পারে।
কার্যমান অবস্থা
সৌর কোষগুলির সাধারণ অপ্টিমাইজেশান মান পরীক্ষা শর্ত (25 ডিগ্রি সেলসিয়াস, 1000 ওয়াট / এম 2, এএম 1.5 স্পেকট্রাম) এর অধীনে সর্বোচ্চ পারফরম্যান্সে পৌঁছানোর জন্য তৈরি করা হয়। অপারেশন সময় ক্ষেত্রের অভিজ্ঞতা যারা এই ধরনের প্রতিনিধি না। বিশেষ করে, গরম এবং রৌদ্র আবহাওয়াগুলিতে ইনস্টল করা মডিউলগুলি উচ্চ বিকিরণ মাত্রা উপভোগ করে তবে উচ্চ শক্তি অপারেটিং তাপমাত্রা যা তাদের শক্তির আউটপুটের জন্য ক্ষতিকর। উচ্চ অপারেটিং তাপমাত্রা তবে তাপমাত্রা বাধা অতিক্রম এবং চার্জ পরিবহন উন্নত করতে বিশেষ ক্ষেত্রে উপকারী হতে পারে। নির্দিষ্ট জলবায়ু অবস্থার জন্য tailored অপ্টিমাইজেশান মান পন্থা উপর কয়েক শতাংশ বার্ষিক শক্তি লাভ প্রদান করতে পারেন। এটিও দেখানো হয়েছে যে সেল ইন্টারকানেকশন প্রতিরোধের ক্ষতির ফলে কেবলমাত্র মডিউল দক্ষতাও নয় বরং মডিউলগুলির তাপমাত্রা সহকারিতাও প্রভাব ফেলে, যা গরম আবহাওয়াগুলিতে কম প্রতিরোধের আন্তঃসংযোগের জোরালো প্রয়োজনকে হাইলাইট করে।
