قائمة أهداف الاخرق للطاقة الشمسية

الوصف

تعتمدأنظمة الطاقة الشمسية على الأغشية الرقيقة لالتقاط الضوء وتحويله إلى طاقة. وتلعب أهداف الاخرق دوراً رئيسياً. وغالباً ما تكون الأهداف عبارة عن أكاسيد معدنية عالية النقاء أو مواد مركبة. ويجب أن تتمتع بالخصائص الكهربائية والبصرية المناسبة. كما يجب أن تكون مستقرة أثناء عملية الاخرق. وغالباً ما يختار المصنعون المواد التي تمت تجربتها وصحتها.

قائمة أهداف الاخرق للطاقة الشمسية

أحد أشهر الأهداف المعروفة هو أكسيد القصدير الإنديوم. هذه المادة شائعة لأنها تُظهر شفافية عالية في نطاق الضوء المرئي. كما أنها توفر توصيلًا كهربائيًا جيدًا. وعند استخدامه في الألواح الشمسية، فإنه يمنح النافذة مظهرًا واضحًا ومشرقًا دون إعاقة وظيفتها. وعادةً ما تكون درجة نقاء هذه الأهداف أعلى من 99.99%. وهي تُستخدم لإنشاء أغشية رقيقة يتراوح سمكها بين 100 و200 نانومتر. وقد ساعدت هذه السماكة القياسية في رفع كفاءة الخلايا الشمسية.

مادة أخرى مفيدة هي أكسيد الزنك المخدر بالألومنيوم. ويُفضّل استخدام هذا الأكسيد في تطبيقات الطاقة الشمسية بسبب انخفاض تكلفته وتوافره بكثرة. وتضاهي شفافيته البصرية شفافية أكسيد قصدير الإنديوم، في حين أن توصيله الكهربائي موثوق به. وعندما يتم رشه، يمكن تعديل خصائص الفيلم عن طريق تغيير مستوى المنشطات من الألومنيوم. وفي كثير من الحالات، وجدت الشركات المصنعة للخلايا الشمسية أن مزيجًا من 1 إلى 3 في المائة من الألومنيوم يحقق أفضل أداء. وهذا النوع من الأهداف شائع في الإنتاج على نطاق واسع وقد أثبت ثباته في الاستخدام المستمر.

ويعتبر أكسيد الزنك نفسه هدفًا شائعًا أيضًا. وهو معروف بشفافيته العالية وسهولة معالجته. ويستخدم أكسيد الزنك كطبقة موصلة وكذلك كطبقة واقية. وفي بعض تصاميم الخلايا الشمسية، تساعد طبقة أكسيد الزنك المنبثقة في إدارة سقوط الضوء على الطبقات النشطة. يتم تصنيع الهدف بنقاوة تدعم جودة غشاء ثابتة، عادةً ما تكون أعلى من 99.9%. وتُظهر الأمثلة العملية أن سماكة الفيلم تتراوح من 150 إلى 250 نانومتر. وهذا التحكم في خصائص الفيلم ضروري في خط الإنتاج.

والمادة الرابعة هي ديسيلينيد النحاس الإنديوم الغاليوم النحاسي. هذا المركب هو المفضل للخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة. ويستخدم على نطاق واسع بسبب خصائصه الممتازة في امتصاص الضوء وكفاءة التحويل العالية. وعادةً ما يكون هدف الاخرق المصنوع من نحاس إنديوم غاليوم غاليوم ديسيلينيد النحاس متوازن بعناية. ويكون الفيلم المنتج متجانسًا وله سمك مثالي لالتقاط الضوء. ومن الناحية العملية، يمثل تقليل العيوب في الفيلم تحديًا مستمرًا. وقد قام الخبراء بضبط طرق المعالجة بمرور الوقت لتحسين جودة الفيلم. وكانت النتائج الدائمة هي التحسينات الواضحة في كفاءة الخلايا الشمسية الناتجة.

كما تُستخدم مواد مثل السيليكون غير المتبلور في بعض عمليات الرش. لا يمتلك السيليكون غير المتبلور البنية المرتبة للسيليكون البلوري. ومع ذلك، فمن الأسهل إنتاجه في طبقة رقيقة تعمل بشكل جيد للخلايا الشمسية. يتم إعداد هدف السيليكون غير المتبلور لضمان الاتساق العالي في الأفلام التي يصل سمكها إلى بضع مئات من النانومترات. وتظهر الحالات الحقيقية تحسينات في الأداء عند استخدام طبقات السيليكون غير المتبلور جيدة الاخرق.

مراقبة جودة أهداف الاخرق

يجب أن تخضع أهداف الاخرق لرقابة صارمة على الجودة. ويتم تقييمها من حيث البنية المجهرية والنقاء وتوحيد السماكة وخصائص الالتصاق. وتتشابه هذه الاختبارات مع تلك التي رأيتها في سنوات عملي في المختبر. في العديد من الحالات الصناعية، تضمن الطرق الموحدة أن كل دفعة من الأهداف تلبي المعايير اللازمة لتطبيقات الطاقة الشمسية. وقد أدت خبرة العديد من الفنيين والمهندسين إلى هذه الممارسات الفضلى. وهي أساسية لأي خط إنتاج يهدف إلى تحقيق كفاءة عالية.

كما تُظهر بيانات الأداء التي تم جمعها على مر السنين أن اختيار مادة هدف الاخرق المناسبة يمكن أن يكون له تأثير قوي على كفاءة الخلايا الشمسية النهائية. تمتلك مراكز الأبحاث والمصانع بيانات تدعم حالة استخدام أهداف عالية الجودة. ومع التقدم في تكنولوجيا ترسيب الأغشية الرقيقة، يمكن حتى للتحسينات الصغيرة في المواد المستهدفة أن تؤدي إلى مكاسب كبيرة لإنتاج الطاقة الشمسية.

الخاتمة

تحتل أهداف الترسيب موقعاً مركزياً في تطبيقات الطاقة الشمسية. فهي مفتاح تشكيل الأغشية الرقيقة عالية الجودة. وناقش هذا المقال مواد عالية النقاء مثل أكسيد القصدير الإنديوم وأكسيد الزنك المطعّم بالألومنيوم وأكسيد الزنك وأكسيد الزنك وثنائي سيلينيد الإنديوم النحاسي. وقد استخدمت هذه المواد بنجاح لعقود من الزمن. وتدعم خصائصها وبيانات أدائها أهميتها في هذا المجال. لمزيد من أهداف الاخرق، يرجى مراجعة Stanford Advanced Materials (SAM).

الأسئلة المتداولة

س: ما هو هدف الاخرق؟
س: هدف الاخرق هو مادة تستخدم في عملية ترسيب الأغشية الرقيقة للأجهزة.

و: كيف يساعد الاخرق في إنتاج الطاقة الشمسية؟
س: ينتج عن عملية الاخرق أفلام موحدة وعالية الجودة ضرورية لتشغيل الخلايا الشمسية بكفاءة.

و: هل أهداف الاخرق باهظة الثمن؟
س: يمكن أن تكون باهظة الثمن، لكن التكنولوجيا المحسنة تقلل تدريجياً من تكاليف الإنتاج الإجمالية.