نيتريد السيليكون في الخلايا الشمسية- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

تعد تكنولوجيا الخلايا الشمسية حجر الزاوية في قطاع الطاقة المتجددة، وكان تحسين كفاءة وموثوقية الخلايا الشمسية دائمًا محورًا رئيسيًا للبحث. من بين العديد من المواد، نيتريد السيليكون ( نيتريد السيليكون السيراميك ) يلعب دورًا حاسمًا في تصنيع الخلايا الشمسية نظرًا لخصائصه الفيزيائية والكيميائية الفريدة.

نيتريد السيليكون: طلاء متعدد الوظائف

عادةً ما يتم تطبيق نيتريد السيليكون (SiNx) كطبقة رقيقة على سطح الخلايا الشمسية، حيث يؤدي وظائف متعددة. دورها الأساسي هو بمثابة طلاء مضاد للانعكاس (قوس). عندما يضرب ضوء الشمس سطح رقاقة السيليكون، ينعكس جزء كبير منه بسبب الاختلاف في معامل الانكسار، مما يؤدي إلى دخول عدد أقل من الفوتونات إلى الخلية. يحتوي فيلم نيتريد السيليكون على معامل انكسار يقع بين معامل انكسار الهواء والسيليكون. من خلال التحكم الدقيق في سمكه، يمكن للفيلم استخدام تداخل الضوء لتقليل الانعكاس بشكل كبير، مما يسمح بامتصاص المزيد من الفوتونات بواسطة الخلية وبالتالي زيادة كفاءة الخلية الشمسية.

بالإضافة إلى ذلك، يعمل فيلم نيتريد السيليكون أيضًا بمثابة طبقة التخميل . يوجد على سطح وحواف رقاقة السيليكون العديد من الروابط والعيوب المتدلية. تعمل هذه العيوب كمراكز إعادة تركيب للناقلات (الإلكترونات والثقوب)، مما يتسبب في إعادة تجميع الناقلات التي كان من الممكن تجميعها قبل الوصول إلى الأقطاب الكهربائية. يؤدي هذا إلى تقليل جهد الدائرة المفتوحة وعامل التعبئة للخلية. يغطي فيلم نيتريد السيليكون بشكل فعال هذه العيوب السطحية و"يبطلها"، مما يقلل من إعادة تركيب الناقل ويحسن أداء الخلية. يعد تأثير التخميل هذا أمرًا بالغ الأهمية لتعزيز استقرار وموثوقية الخلايا على المدى الطويل.

تكنولوجيا الترسيب لنتريد السيليكون

في إنتاج الخلايا الشمسية، يتم عادةً تحضير طبقة نيتريد السيليكون باستخدام ترسيب البخار الكيميائي المعزز بالبلازما (بيكفد). تستخدم هذه التقنية البلازما لتحلل السيليكون والغازات المحتوية على النيتروجين (مثل السيلان، SiH4، والأمونيا، NH3) عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا (عادةً أقل من 450 درجة مئوية)، والتي تترسب بعد ذلك على سطح رقاقة السيليكون لتكوين طبقة كثيفة من نيتريد السيليكون. أصبح PECVD هو الخيار السائد في الصناعة الكهروضوئية نظرًا لمعدل الترسيب العالي وجودة الفيلم الممتازة ومتطلبات درجات الحرارة المنخفضة نسبيًا.

نيتريد السيليكون السيراميك : أكثر من مجرد فيلم

في حين أن التطبيق الرئيسي لنتريد السيليكون في الخلايا الشمسية هو في شكل غشاء رقيق، إلا أنه يمكن استخدامه في الخلايا الشمسية نيتريد السيليكون السيراميك النموذج جدير بالملاحظة أيضًا. باعتباره سيراميكًا هيكليًا متقدمًا، فإن سيراميك نيتريد السيليكون مشهور بصلابته العالية، واستقراره الحراري الممتاز، ومعامل التمدد الحراري المنخفض، والعزل الكهربائي الجيد. على الرغم من أنه لا يستخدم مباشرة في المنطقة النشطة للخلايا الشمسية، في معدات تصنيع الخلايا الكهروضوئية والمكونات ذات الصلة - مثل التركيبات أو الأجزاء المستخدمة في العمليات ذات درجات الحرارة العالية - قد يستفيد سيراميك نيتريد السيليكون من مزاياه الحرارية الفريدة ومقاومة التآكل لدعم خطوط إنتاج الخلايا الشمسية الفعالة والمستقرة.

النظرة المستقبلية

مع استمرار تقدم التكنولوجيا الكهروضوئية، تتزايد أيضًا الطلبات على تأثيرات مقاومة الانعكاس والتخميل. قد تتضمن الأبحاث المستقبلية تطوير عمليات ترسيب نيتريد السيليكون أكثر كفاءة واستكشاف هياكل أفلام نيتريد السيليكون الأكثر تعقيدًا، مثل الطلاءات المضادة للانعكاس متعددة الطبقات أو أفلام نيتريد السيليكون المنشطات، لزيادة تحسين أداء الخلايا الشمسية. بالإضافة إلى ذلك، سيكون الجمع بين نيتريد السيليكون والمواد المتقدمة الأخرى لتحقيق التوازن بين كفاءة الخلية والتكلفة موضوعًا بحثيًا مهمًا.

باختصار، يعتبر نيتريد السيليكون مادة أساسية لا غنى عنها في خلايا السيليكون الشمسية الحديثة. من وظائف الأغشية الرقيقة المجهرية في مقاومة الانعكاس والتخميل إلى التطبيقات الأوسع المحتملة لـ نيتريد السيليكون السيراميك في تصنيع المعدات، توفر عائلة نيتريد السيليكون أساسًا متينًا للتطوير الفعال لصناعة الطاقة الكهروضوئية.