ميكرومورف

مصطلح "ميكرومورف" هو مزيج من كلمتي "ميكروكريستالين" و"غير متبلور". ويُستخدم لوصف نوع من الخلايا الشمسية الرقيقة متعددة الوصلات المصنوعة من السيليكون .

خلايا الميكرومورف هي خلايا شمسية رقيقة تعتمد على بنية متعددة الوصلات ، تتكون من خليتين شمسيتين مكدستين فوق بعضهما البعض. فبينما تمتص الخلية العلوية الرقيقة المصنوعة من السيليكون غير المتبلور الضوء الأزرق، تمتص الخلية السفلية الأكثر سمكًا المصنوعة من السيليكون الميكروكريستالي الضوء الأحمر والأشعة تحت الحمراء القريبة، مما يسمح لهذه الخلية الترادفية بتغطية نطاق أوسع من الطيف الشمسي .

نظرًا لأن فجوات الطاقة في السيليكون غير المتبلور (1.7  إلكترون فولت) والسيليكون الميكروكريستالي (1.1  إلكترون فولت) مناسبة تمامًا للخلايا الشمسية الترادفية، فإن حد شوكلي-كويسر لهذه الخلية يسمح بكفاءة تحويل تتجاوز 30%. في الواقع، لا يمكن الوصول إلى هذا الحد، وتبلغ الكفاءة المستقرة النموذجية حوالي 9% (الرقم القياسي العالمي 11.7%). وهذا أعلى بكثير من الكفاءة المستقرة للخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون أحادي الوصلة ذات الأغشية الرقيقة، والتي تبلغ حوالي 6%. أحد أسباب انخفاض تكلفة الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون ذي الأغشية الرقيقة هو سمكها المنخفض جدًا (2  ميكرومتر) مقارنةً برقاقة السيليكون (200  ميكرومتر). في نطاق الأطوال الموجية الحمراء والأشعة تحت الحمراء،  لا يكفي 2 ميكرومتر من السيليكون لامتصاص كل الضوء، ولذلك يلزم "حصر الضوء".

تتمثل ميزة تقنية الميكرومورف في الحفاظ على سُمك منخفض للخلية العلوية غير المتبلورة، مما يقلل من تأثير التدهور الناتج عن الضوء ( تأثير ستابلر-فرونسكي ). في الخلايا متعددة الوصلات، يجب أن تُنتج الخليتان العلوية والسفلية نفس التيار. إلا أن الخلية العلوية محدودة بتأثير ستابلر-فرونسكي ، ولذلك يلزم استخدام حاجز ضوئي وعاكس وسيط للحفاظ على سُمكها منخفضًا مع زيادة تيارها.

العاكس الوسيط عبارة عن طبقة (IRL) من أكسيد الزنك (عاكس وسيط ZnO: ZIR) أو أكسيد السيليكون (عاكس وسيط SiOx: SOIR) تقع بين الخلية العلوية والسفلية. ونظرًا لانخفاض معامل انكساره إلى حوالي 2 مقارنةً بالسيليكون المحيط (4)، ينعكس الضوء عائدًا إلى الخلية العلوية. يؤدي هذا إلى زيادة تيار الخلية العلوية من حوالي 10  مللي أمبير/سم² ^إلى 12  مللي أمبير/سم² ^، ولكنه يقلل تيار الخلية السفلية بنفس المقدار.

ذُكر هذا المصطلح المُصطنع لأول مرة في منشور علمي صادر عن مجموعة أبحاث البروفيسور أرفيند شاه بجامعة نوشاتيل، بقلم المؤلف ج. ماير، عام ١٩٩٥، ^{[ ١ ]} ولكنه يستند إلى أبحاث رائدة طويلة الأمد أجراها العديد من المؤلفين على مدى سنوات عديدة. للاطلاع على قائمة مفصلة بالمنشورات، يُرجى زيارة موقعي النشر الرئيسيين لمجموعتي الأبحاث على الرابطين التاليين: http://pvlab.epfl.ch و https://web.archive.org/web/20110222142422/http://www.fz-juelich.de/ief/ief-5/publicger/

بعد سنوات، بدأت مجموعات بحثية أوروبية ويابانية وأمريكية أخرى أنشطة بحثية في مجال تحسين كفاءة تحويل الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون الرقيق باستخدام مفهوم الخلية الشمسية المكدسة ، وأطلقت على جهاز الميكرومورف اسم الخلية الشمسية "الهجينة" أو أطلقت على مادة امتصاص السيليكون الميكروكريستالي اسم السيليكون "النانوي" أو حتى السيليكون "متعدد البلورات".

وقد زُعم مؤخراً أن كلمة "micromorph" تعود إلى شركة مصنعة لمعدات أدوات طلاء السيليكون، ولكن في حكم براءة اختراع، لم تقبل مكاتب براءات الاختراع الأوروبية هذا الادعاء . ^{[ 2 ]}

• TEL Solar (شركة أورليكون للطاقة الشمسية سابقًا)

• عرض تقديمي يتضمن صورًا توضيحية ومعلومات عن الوضع الحالي للإنتاج الصناعي: http://www.swisslaser.net/libraries.files/UlrichKrollOerlikon.pdf