خلية شمسية من سيلينيد النحاس والإنديوم والغاليوم

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة
خلية CIGS على دعامة بلاستيكية مرنة . تستخدم تصميمات أخرى ألواح CIGS صلبة محصورة بين لوحين من الزجاج.

خلية شمسية من سيلينيد النحاس والإنديوم والغاليوم ( خلية CIGS ، وتُعرف أحيانًا باسم خلية CI(G)S أو CIS ) هي نوع من الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة . تُصنع هذه الخلية بترسيب طبقة رقيقة من محلول صلب من سيلينيد النحاس والإنديوم والغاليوم على قاعدة زجاجية أو بلاستيكية، مع وجود أقطاب كهربائية في الأمام والخلف لتجميع التيار الكهربائي. ونظرًا لأن هذه المادة تتميز بمعامل امتصاص عالٍ وتمتص ضوء الشمس بقوة، فإنها تتطلب غشاءً أرق بكثير من أغشية أشباه الموصلات الأخرى.

تُعدّ تقنية CIGS إحدى التقنيات الثلاث الرئيسية للخلايا الكهروضوئية الرقيقة ، إلى جانب تقنيتي تيلوريد الكادميوم والسيليكون غير المتبلور . ومثل هاتين المادتين، تتميز طبقات CIGS برقتها الكافية لتكون مرنة، مما يسمح بترسيبها على ركائز مرنة. ومع ذلك، ونظرًا لأن جميع هذه التقنيات تستخدم عادةً تقنيات ترسيب عالية الحرارة، فإن أفضل أداء عادةً ما يكون من نصيب الخلايا المُرسبة على الزجاج، على الرغم من أن التطورات في ترسيب خلايا CIGS في درجات حرارة منخفضة قد قلّصت هذا الفارق في الأداء بشكل كبير. تتفوق تقنية CIGS على السيليكون متعدد التبلور على مستوى الخلية، إلا أن كفاءة وحدتها لا تزال أقل، وذلك بسبب عدم اكتمال تطويرها على نطاق واسع. [ 1 ]

تُعدّ حصة سوق الأغشية الرقيقة ثابتة عند حوالي 15%، تاركةً باقي سوق الخلايا الكهروضوئية للخلايا الشمسية التقليدية المصنوعة من السيليكون البلوري . في عام 2013، بلغت حصة CIGS وحدها حوالي 2%، بينما انخفضت حصة جميع تقنيات الأغشية الرقيقة مجتمعةً إلى أقل من 10%. [ 2 ] يستمر تطوير خلايا CIGS، إذ تُبشّر بتحقيق كفاءة مماثلة للسيليكون، مع الحفاظ على تكلفتها المنخفضة، كما هو معتاد في تقنية الأغشية الرقيقة. [ 3 ] كانت شركتا Nanosolar و Solyndra ، اللتان أفلستا لاحقًا، من أبرز الشركات المصنّعة للخلايا الكهروضوئية المصنوعة من CIGS . وتتصدر شركة Solar Frontier اليابانية السوق ، إلى جانب شركتي Global Solar و Group Solar Hong Kong (GSHK Solar) اللتين تُنتجان أيضًا وحدات شمسية خالية من المعادن الثقيلة مثل الكادميوم و/أو الرصاص. [ 4 ] وقد أفلست العديد من شركات تصنيع الألواح الشمسية المصنوعة من CIGS. [ 5 ]

ملكيات

مادة CIGS هي مادة شبه موصلة مركبة من النوع I - III - VI ، تتكون من النحاس والإنديوم والغاليوم والسيلينيوم . وهي عبارة عن محلول صلب من سيلينيد النحاس والإنديوم (يُختصر غالبًا إلى "CIS " ) وسيلينيد النحاس والغاليوم، بصيغة كيميائية CuInₓGa (1−x) Se₂ ، حيث تتراوح قيمة x من 1 (سيلينيد النحاس والإنديوم النقي) إلى 0 (سيلينيد النحاس والغاليوم النقي). وهي شبه موصلة ذات روابط رباعية الأوجه ، ولها بنية بلورية من نوع الكالكوبيريت . تتغير فجوة النطاق بشكل مستمر مع x من حوالي 1.0 إلكترون فولت (لسيلينيد النحاس والإنديوم) إلى حوالي 1.7 إلكترون فولت (لسيلينيد النحاس والغاليوم). [ 6 ]

الشكل 1: بنية جهاز CIGS. يُستخدم كبريتيد الكادميوم (CdS) اختيارياً، وبعض خلايا CIGS لا تحتوي على الكادميوم على الإطلاق. [ 7 ]

تتميز مادة CIGS بمعامل امتصاص عالٍ للغاية يتجاوز 10⁵ فوتون /سم² للفوتونات ذات طاقة 1.5 إلكترون فولت وما فوق. [ 8 ] وقد ادعى المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL)، والمختبرات الفيدرالية السويسرية لعلوم وتكنولوجيا المواد (Empa)، والمركز الألماني لأبحاث الطاقة الشمسية والهيدروجين ( ZSW) أن خلايا CIGS الشمسية تتمتع بكفاءة تقارب 20% ، وهو رقم قياسي حتى الآن لأي خلية شمسية رقيقة . [ 9 ] [ 10 ] وفي عام 2024، تم تسجيل رقم قياسي جديد لكفاءة CIGS بلغ 23.64%. [ 11 ]

تتشابه جميع مواد امتصاص CIGS عالية الأداء في الخلايا الشمسية في خصائصها بغض النظر عن تقنية الإنتاج. أولًا، هي متعددة البلورات من الطور α، ولها بنية بلورية من نوع الكالكوبيريت كما هو موضح في الشكل 3. ثانيًا، تعاني من نقص عام في النحاس . [ 12 ] يؤدي نقص النحاس إلى زيادة تركيز حاملات الشحنة الرئيسية (الفجوات) عن طريق زيادة عدد مواقع النحاس الشاغرة (المستقبلة للإلكترونات). عندما تكون أغشية CIGS غنية بالإنديوم (فقيرة بالنحاس)، تشكل الطبقة السطحية للغشاء مركبًا معيبًا منظمًا (ODC) بنسبة قياس العناصر Cu(In,Ga).3 سي٥. طبقة ODC من النوع n، وتشكل وصلة متجانسة من نوع pn في الفيلم عند السطح البيني بين الطور α وطبقة ODC.سرعة إعادة التركيبعند السطح البيني بين CIGS وCdS. وقد أثبتت التجارب انخفاض إعادة التركيب عند السطح البيني الناتج عن تشكل طبقة ODC، حيث أظهرت أن إعادة التركيب في كتلة الفيلم هي آلية الفقد الرئيسية في الأفلام التي تعاني من نقص النحاس، بينما في الأفلام الغنية بالنحاس، يكون الفقد الرئيسي عند السطح البيني بين CIGS وCdS. [ ١٢ ] [ ١٣ ]

الشكل 3: خلية وحدة CIGS. الأحمر = نحاس، الأصفر = سيلينيوم، الأزرق = إنديوم/غاليوم

يُعدّ دمج الصوديوم ضروريًا لتحقيق الأداء الأمثل. ويُعتبر تركيز الصوديوم الأمثل حوالي 0.1%. يُستمد الصوديوم عادةً من ركيزة زجاج الصودا والجير ، ولكن في العمليات التي لا تستخدم هذه الركيزة، يجب إضافة الصوديوم عمدًا. تشمل فوائد الصوديوم زيادة الموصلية من النوع p ، وتحسين البنية ، وزيادة متوسط ​​حجم الحبيبات. علاوة على ذلك، يسمح دمج الصوديوم بالحفاظ على الأداء حتى مع انحرافات ستويكيومترية كبيرة. [ 8 ] وقد تنبأت المحاكاة بأن وجود الصوديوم في موقع الإنديوم يُنشئ مستوى مستقبلًا ضحلًا، وأن الصوديوم يعمل على إزالة عيوب الإنديوم على النحاس (المانحات)، إلا أن أسباب هذه الفوائد لا تزال محل جدل. يُعزى للصوديوم أيضًا دورٌ في تحفيز امتصاص الأكسجين . يعمل الأكسجين على تخميل فراغات السيلينيوم التي تعمل كمراكز مانحة ومُعاد تركيبها.

يؤدي مزج CIS (CuInSe₂ ) مع CGS (CuGaSe₂ ) إلى زيادة فجوة الطاقة. وللوصول إلى فجوة الطاقة المثالية لخلية شمسية أحادية الوصلة، وهي 1.5 إلكترون فولت، تُعد نسبة Ga/(In+Ga) التي تبلغ حوالي 0.7 هي الأمثل. مع ذلك، عند نسب أعلى من 0.3 تقريبًا، ينخفض ​​أداء الجهاز. تستهدف الصناعة حاليًا نسبة Ga/(In+Ga) البالغة 0.3، مما ينتج عنه فجوات طاقة تتراوح بين 1.1 و1.2 إلكترون فولت. يُعتقد أن انخفاض الأداء ناتج عن عدم تكوين CGS لطبقة ODC، وهي ضرورية لتكوين واجهة جيدة مع CdS. [ 12 ]

تُظهر الأجهزة ذات الكفاءة الأعلى نسيجًا بلوريًا واضحًا، أو توجهًا بلوريًا مفضلًا . ويُلاحظ توجه سطحي (204) في الأجهزة ذات الجودة الأفضل. [ 8 ] يُفضل سطح امتصاص أملس لزيادة نسبة المساحة المُضاءة إلى مساحة السطح البيني. تزداد مساحة السطح البيني مع زيادة الخشونة بينما تظل المساحة المُضاءة ثابتة، مما يُقلل من جهد الدائرة المفتوحة (V<sub> OC</sub> ). كما ربطت الدراسات زيادة كثافة العيوب بانخفاض V<sub> OC</sub> . يُعتقد أن إعادة التركيب في CIGS تهيمن عليها العمليات غير الإشعاعية. نظريًا، يُمكن التحكم في إعادة التركيب من خلال هندسة الطبقة الرقيقة، وهي عملية خارجية عن المادة. [ 14 ]

بناء

يوضح الشكل (انظر الشكل 1: بنية جهاز CIGS) بنية الجهاز الأكثر شيوعًا للخلايا الشمسية CIGS . يُستخدم زجاج الصودا والجير بسماكة تتراوح بين 1 و3 مليمترات كركيزة، لاحتوائه على الصوديوم الذي ثبت أنه يُحسّن جهد الدائرة المفتوحة بشكل ملحوظ [15]، لا سيما من خلال تخميل عيوب السطح وحدود الحبيبات [ 16 ] . مع ذلك، تتجه العديد من الشركات إلى استخدام ركائز أخف وزنًا وأكثر مرونة، مثل البوليميد أو الرقائق المعدنية [ 17 ] . تُرسّب طبقة من معدن الموليبدينوم ( Mo) (عادةً بالترسيب بالرش ) لتكون بمثابة الموصل الخلفي ، حيث تعكس معظم الضوء غير الممتص إلى طبقة امتصاص CIGS. بعد ترسيب الموليبدينوم، تُنمّى طبقة امتصاص CIGS من النوع p باستخدام إحدى الطرق الفريدة. تُضاف طبقة عازلة رقيقة من النوع n فوق طبقة الامتصاص. تتكون الطبقة العازلة عادةً من كبريتيد الكادميوم (CdS) المُرسب بتقنية الترسيب الكيميائي . تُغطى هذه الطبقة العازلة بطبقة رقيقة من أكسيد الزنك النقي (i-ZnO)، والتي بدورها تُغطى بطبقة أكثر سمكًا من أكسيد الزنك المُطعم بالألومنيوم (Al). تُستخدم طبقة i-ZnO لحماية طبقة CdS وطبقة الامتصاص من التلف الناتج عن التذرية أثناء ترسيب طبقة ZnO:Al النافذة، حيث تُرسب هذه الأخيرة عادةً بتقنية التذرية بالتيار المستمر، وهي عملية معروفة بتسببها في تلف الطبقة العازلة. [ 18 ] يعمل أكسيد الزنك المُطعم بالألومنيوم كطبقة أكسيد موصلة شفافة لجمع الإلكترونات ونقلها خارج الخلية مع امتصاص أقل قدر ممكن من الضوء. 

تشمل المواد القائمة على CuInSe₂ ، والتي تحظى باهتمام في تطبيقات الخلايا الكهروضوئية، العديد من العناصر من المجموعات الأولى والثالثة والسادسة في الجدول الدوري . وتُعدّ هذه أشباه الموصلات جذابة بشكل خاص لتطبيقات الطاقة الشمسية نظرًا لمعاملات امتصاصها الضوئي العالية وخصائصها البصرية والكهربائية المتعددة الاستخدامات، والتي يمكن من حيث المبدأ التحكم بها وضبطها لتلبية احتياجات محددة في أي جهاز. [ 19 ]

كفاءة التحويل

كفاءة الخلايا الشمسية لمختلف التقنيات كما رصدها المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) ، مع تقدم تقنية CIGS في مجال الطاقة النظيفة.

يُستخدم CIGS بشكل أساسي على هيئة أغشية رقيقة متعددة البلورات . وقد بلغت أعلى كفاءة مُسجلة حتى سبتمبر 2014 نسبة 21.7%. [ 20 ] وحقق فريق في المختبر الوطني للطاقة المتجددة نسبة 19.9%، وهو رقم قياسي آنذاك، [ 21 ] وذلك بتعديل سطح CIGS ليُصبح شبيهًا بـ CIS. [ 22 ] وقد رُسبت هذه النماذج على الزجاج، مما يعني أن المنتجات لم تكن مرنة ميكانيكيًا. في عام 2013، طوّر علماء في المختبرات الفيدرالية السويسرية لعلوم وتكنولوجيا المواد خلايا CIGS على رقائق بوليمرية مرنة بكفاءة قياسية جديدة بلغت 20.4%. [ 23 ] وتتميز هذه الخلايا بأعلى كفاءة وأكبر مرونة.

أكد المختبر الوطني الأمريكي للطاقة المتجددة كفاءة وحدة تبلغ 13.8% للوحة إنتاجية كبيرة المساحة (متر مربع)، وكفاءة إجمالية تبلغ 13% (و14.2% لمساحة الفتحة) في بعض الوحدات الإنتاجية. [ 22 ] في سبتمبر 2012، قدمت شركة مانز الألمانية وحدة شمسية من نوع CIGS بكفاءة 14.6% على سطح الوحدة الكلي و15.9% على مساحة الفتحة، والتي تم إنتاجها في منشأة إنتاج ضخمة. [ 24 ] حصلت شركة ميا سوليه على كفاءة معتمدة تبلغ 15.7% لمساحة الفتحة في وحدة إنتاجية مساحتها  متر مربع واحد ، [ 25 ] وادعت شركة سولار فرونتير كفاءة تبلغ 17.8% في وحدة مساحتها 900  سم مربع . [ 26 ]

يمكن تحقيق كفاءات أعلى (حوالي 30%) باستخدام البصريات لتركيز الضوء الساقط. يزيد استخدام الغاليوم من فجوة النطاق البصري لطبقة CIGS مقارنةً بطبقة CIS النقية، مما يزيد من جهد الدائرة المفتوحة. [ 22 ] [ 27 ] كما أن وفرة الغاليوم النسبية، مقارنةً بالإنديوم، تُخفّض التكاليف.

سجل المختبر كفاءات CIGS حسب الركيزة، ~0.9  سم 2 [ 28 ]
الركيزةزجاجفُولاَذالألومنيومبوليمر
كفاءة23.6%17.7%16.2%20.4%
معهدجامعة أوبسالا/ إيفولار [ 29 ]إمباإمباإمبا

مقارنة

السيليكون البلوري التقليدي

بخلاف خلايا السيليكون البلوري التقليدية القائمة على الوصلة المتجانسة ، فإن بنية خلايا CIGS أكثر تعقيدًا وتعتمد على نظام الوصلة غير المتجانسة . تتميز مادة CIGS، ذات فجوة النطاق المباشر ، بقدرة امتصاص عالية جدًا للضوء، ويكفي طبقة بسمك 1-2 ميكرومتر  فقط لامتصاص معظم ضوء الشمس. في المقابل، يتطلب السيليكون البلوري سمكًا أكبر بكثير، يتراوح بين 160 و190 ميكرومتر.

يمكن ترسيب طبقة CIGS النشطة بشكل متعدد البلورات مباشرةً على الموليبدينوم (Mo) المغطى على مجموعة متنوعة من الركائز المختلفة، مثل ألواح الزجاج، وشرائط الصلب، ورقائق البلاستيك المصنوعة من البولي إيميد. يستهلك هذا طاقة أقل من صهر كميات كبيرة من رمل الكوارتز في الأفران الكهربائية وتنمية بلورات كبيرة، وهو أمر ضروري لخلايا السيليكون التقليدية، وبالتالي يقلل بشكل كبير من فترة استرداد الطاقة . كما تتميز هذه الركائز، على عكس السيليكون البلوري، بالمرونة . [ 30 ]

في قطاع الطاقة الشمسية الكهروضوئية التنافسي، واجه مصنّعو خلايا CIGS ضغوطًا متزايدة، ما أدى إلى إفلاس العديد من الشركات مع انخفاض أسعار خلايا السيليكون التقليدية. ورغم ذلك، فقد حققت خلايا CIGS الشمسية كفاءةً تُضاهي كفاءة خلايا السيليكون متعددة البلورات، وهي النوع الأكثر شيوعًا. ولا تزال خلايا CIGS وخلايا CdTe الكهروضوئية التقنيات الوحيدة الناجحة تجاريًا في مجال الأغشية الرقيقة في سوق الطاقة الشمسية الكهروضوئية العالمي سريع النمو.

أغشية رقيقة أخرى

في مجال الخلايا الكهروضوئية، يُشير مصطلح "الرقة" عمومًا إلى ما يُسمى بخلايا السيليكون عالية الكفاءة من "الجيل الأول"، والتي تُصنع من رقائق سيليكون سميكة يصل سمكها إلى مئات الميكرومترات. [ 31 ] تُضحي الأغشية الرقيقة ببعض كفاءة تجميع الضوء، لكنها تستخدم كمية أقل من المواد. [ 32 ] في خلايا CIGS، يكون تأثير التضحية بالكفاءة أقل حدةً منه في السيليكون. وتُعدّ الكفاءات القياسية لخلايا CIGS ذات الأغشية الرقيقة أقل بقليل من كفاءة خلايا CIGS عالية الأداء على نطاق المختبر. في عام 2008، كانت كفاءة CIGS هي الأعلى بكثير مقارنةً بالكفاءات التي حققتها تقنيات الأغشية الرقيقة الأخرى، مثل الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من تيلوريد الكادميوم (CdTe) أو السيليكون غير المتبلور (a-Si). [ 21 ] تُوفر خلايا CIS وCGS الشمسية كفاءات إجمالية للمساحة تبلغ 15.0% و9.5% على التوالي. [ 33 ] في عام 2015، تم تضييق الفجوة مع تقنيات الأغشية الرقيقة الأخرى، حيث سُجلت كفاءات قياسية للخلايا في المختبرات بلغت 21.5% لخلايا CdTe (FirstSolar) و21.7% لخلايا CIGS (ZSW). (انظر أيضًا مخطط كفاءة الخلايا البحثية الأفضل الصادر عن NREL . [ 34 ] )

إنتاج

إنتاج الأفلام

تتمثل العملية الأكثر شيوعًا في الترسيب الفراغي في التبخير المشترك أو الترسيب بالرش المشترك للنحاس والغاليوم والإنديوم على ركيزة عند درجة حرارة الغرفة، ثم تلدين الطبقة الناتجة ببخار السيلينيد. وهناك عملية بديلة تتمثل في التبخير المشترك للنحاس والغاليوم والإنديوم والسيلينيوم على ركيزة ساخنة.

تعتمد عملية بديلة لا تستخدم الفراغ على ترسيب جزيئات نانوية من المواد الأولية على الركيزة ثم تلبيدها في الموقع . ويُعدّ الطلاء الكهربائي بديلاً آخر منخفض التكلفة لتطبيق طبقة CIGS.

توضح الأقسام التالية التقنيات المختلفة لمعالجة ترسيب المواد الأولية، بما في ذلك رش الطبقات المعدنية في درجات حرارة منخفضة، وطباعة الأحبار التي تحتوي على جسيمات نانوية ، والترسيب الكهربائي ، وتقنية مستوحاة من ربط الرقائق.

السيلينيوم

يُعدّ إمداد السيلينيوم وبيئة السيلنة عاملين مهمين في تحديد خصائص وجودة الطبقة الرقيقة. فعند إمداد السيلينيوم في الحالة الغازية (على سبيل المثال، على شكل H₂Se أو السيلينيوم العنصري) عند درجات حرارة عالية، يندمج السيلينيوم في الطبقة الرقيقة عن طريق الامتصاص ثم الانتشار. وخلال هذه المرحلة، التي تُسمى عملية الكالكوجين، تحدث تفاعلات معقدة لتكوين الكالكوجينيد . وتشمل هذه التفاعلات تكوين سبائك بين فلزية من النحاس والإنديوم والغاليوم، وتكوين مركبات ثنائية وسيطة من سيلينيد الفلز، وانفصال طوري لمركبات CIGS المتكافئة المختلفة. ونظرًا لتنوع هذه التفاعلات وتعقيدها، يصعب التحكم في خصائص طبقة CIGS الرقيقة. [ 8 ]

يؤثر مصدر السيلينيوم على خصائص الطبقة الرقيقة الناتجة. يوفر سيلينيد الهيدروجين (H₂Se ) أسرع عملية دمج للسيلينيوم في المادة الماصة؛ إذ يمكن الوصول إلى نسبة 50% ذري من السيلينيوم في طبقات CIGS عند درجات حرارة منخفضة تصل إلى 400  درجة مئوية. بالمقارنة، لا يكتمل دمج السيلينيوم العنصري إلا عند درجات حرارة تفاعل أعلى من 500  درجة مئوية. كانت الطبقات المتكونة عند درجات حرارة منخفضة من السيلينيوم العنصري تعاني من نقص في السيلينيوم، ولكنها احتوت على أطوار متعددة، بما في ذلك سيلينيدات المعادن وسبائك متنوعة . يوفر استخدام سيلينيد الهيدروجين (H₂Se ) أفضل تجانس في التركيب وأكبر أحجام الحبيبات. مع ذلك، يُعد سيلينيد الهيدروجين (H₂Se ) شديد السمية ومصنفًا ضمن المواد الخطرة على البيئة .

عملية رش الطبقات المعدنية متبوعة بعملية السيلنة

في هذه الطريقة، يتم ترسيب طبقة معدنية من النحاس والإنديوم والغاليوم بالرش عند درجة حرارة الغرفة أو قريبة منها، ثم يتم تفاعلها في جو من السيلينيوم عند درجة حرارة عالية. تتميز هذه العملية بإنتاجية أعلى من التبخير المشترك، كما يمكن تحقيق تجانس التركيب بسهولة أكبر.

يُنتج ترسيب طبقات معدنية متعددة متراصة بالرش - على سبيل المثال، بنية Cu/In/Ga/Cu/In/Ga... - سطحًا أكثر نعومة وبلورية أفضل في المادة الماصة مقارنةً بالترسيب البسيط لطبقتين (سبيكة Cu-Ga/In) أو ثلاث طبقات (Cu/In/Ga). تُؤدي هذه الخصائص إلى أجهزة ذات كفاءة أعلى، إلا أن تشكيل الطبقات المتعددة عملية ترسيب أكثر تعقيدًا، ولا يُبرر استخدام معدات إضافية أو زيادة تعقيد العملية. [ 12 ] بالإضافة إلى ذلك، تختلف معدلات تفاعل طبقات Cu/Ga وCu/In مع السيلينيوم. إذا لم تكن درجة حرارة التفاعل عالية بما يكفي، أو لم تُثبت لفترة كافية، يتشكل كل من CIS وCGS كطورين منفصلين.

تشمل الشركات التي تستخدم حاليًا عمليات مماثلة: شوا شل، وأفانسيس ، ومياسولي ، وهوندا سولتك، وإينرجي فوتوفولتيكس (EPV). [ 35 ] قامت شوا شل بترسيب طبقة من سبيكة النحاس والغاليوم وطبقة من الإنديوم، ثم خضعت لعملية السيلنة باستخدام سيلينيد الهيدروجين (H₂Se ) والكبرتة باستخدام كبريتيد الهيدروجين (H₂S ) . ويبدو أن خطوة الكبرتة تعمل على تخميل السطح بطريقة مشابهة لكبريتيد الكادميوم (CdS) في معظم الخلايا الأخرى. وبالتالي، فإن الطبقة العازلة المستخدمة خالية من الكادميوم، مما يلغي أي تأثير بيئي للكادميوم. وقد سجلت شوا شل كفاءة قصوى للوحدة تبلغ 13.6% بمتوسط ​​11.3% لركائز مساحتها 3600 سم²  . [ 17 ] تستخدم شل سولار نفس تقنية شوا شل لإنشاء الطبقة الماصة؛ ومع ذلك، فإن طبقة كبريتيد الكادميوم (CdS) الخاصة بها تُصنع بتقنية الترسيب الكيميائي للبخار. وتدّعي شل سولار أن كفاءة الوحدات التي تبيعها تبلغ 9.4%.

حصلت شركة مياسول على تمويل من رأس المال الاستثماري لتطوير عملياتها وتوسيع نطاقها. وقد أكد معهد فراونهوفر في عام 2019 تحقيق وحدة ذات كفاءة فتحة قياسية بلغت 17.4%. [ 36 ]

تستخدم تقنية EPV مزيجًا بين التبخير المشترك والترسيب بالرش، حيث يتم تبخير الإنديوم والغاليوم في جو من السيلينيوم. يلي ذلك ترسيب النحاس بالرش ثم السيلنة. وأخيرًا، يتم تبخير الإنديوم والغاليوم مرة أخرى في وجود السيلينيوم. وبناءً على قياسات هول، تتميز هذه الأغشية بتركيز منخفض لحاملات الشحنة وحركية عالية نسبيًا. كما تتميز أغشية EPV بتركيز منخفض للعيوب.

تكوين الكالكوجين في طبقات السلائف الجزيئية

في هذه الطريقة، تُستخدم جسيمات نانوية من المعادن أو أكاسيدها كمواد أولية لنمو CIGS. تُعلق هذه الجسيمات النانوية عادةً في محلول مائي، ثم تُطبق على مساحات واسعة باستخدام طرق مختلفة، كالطباعة. بعد ذلك، يُجفف الغشاء، وإذا كانت المواد الأولية أكاسيد معادن، يُختزل في جو من الهيدروجين / النيتروجين . بعد التجفيف، يُلبد الغشاء المسامي المتبقي ويُعالج بالسيلينيوم عند درجات حرارة أعلى من 400  درجة مئوية. [ 12 ] [ 14 ] [ 37 ]

حاولت شركتا نانوسولار وتكنولوجيا الطاقة الشمسية الدولية (ISET) دون جدوى توسيع نطاق هذه العملية. [ 17 ] تستخدم ISET جزيئات أكسيد، بينما لم تُفصح نانوسولار عن حبرها. تشمل مزايا هذه العملية التوحيد على مساحات واسعة، واستخدام معدات لا تتطلب فراغًا أو تتطلب فراغًا منخفضًا، وقابليتها للتكيف مع التصنيع المتواصل . بالمقارنة مع طبقات الطليعة المعدنية الصفائحية، تتسيلن الجسيمات النانوية المتلبدة بسرعة أكبر. ويعود هذا المعدل المتزايد إلى زيادة مساحة السطح المرتبطة بالمسامية ، التي تُنتج بدورها أسطح امتصاص أكثر خشونة. يسمح استخدام الطليعة الجزيئية بالطباعة على مجموعة واسعة من الركائز مع استخدام المواد بنسبة 90% أو أكثر. لم يدعم هذا الأسلوب سوى القليل من البحث والتطوير.

أفادت شركة نانوسولار بكفاءة خلية (وليس وحدة) تبلغ 14%، إلا أن هذه النسبة لم تُؤكد من خلال أي اختبارات معملية وطنية ، كما لم تسمح الشركة بإجراء عمليات تفتيش ميدانية. في اختبار مستقل [ 14 ]، سجلت مادة الامتصاص من شركة ISET ثاني أدنى كفاءة بنسبة 8.6%. مع ذلك، فإن جميع الوحدات التي تفوقت على وحدة ISET كانت مصنعة بتقنية التبخير المشترك، وهي عملية تنطوي على عيوب تصنيعية وتكاليف أعلى. عانت عينة ISET بشكل رئيسي من انخفاض جهد الدائرة المفتوحة (V<sub> OC </sub>) وانخفاض عامل الملء ، مما يشير إلى سطح خشن و/أو عدد كبير من العيوب التي تُسهّل إعادة التركيب. بالإضافة إلى هذه المشكلات، تميزت الطبقة الرقيقة بخصائص نقل ضعيفة، بما في ذلك انخفاض حركة هول وقصر عمر حاملات الشحنة.

الترسيب الكهربائي متبوعًا بالسيلينيوم

يمكن ترسيب المواد الأولية بالترسيب الكهربائي. توجد طريقتان: ترسيب الطبقات العنصرية، والترسيب المتزامن لجميع العناصر (بما في ذلك السيلينيوم). تتطلب كلتا الطريقتين معالجة حرارية في جو من السيلينيوم للحصول على أغشية بجودة مناسبة للأجهزة. ولأن الترسيب الكهربائي يتطلب أقطابًا موصلة ، تُعد الرقائق المعدنية ركيزة منطقية. يشبه الترسيب الكهربائي للطبقات العنصرية عملية رشها.

تستخدم عملية الترسيب المتزامن قطبًا عاملًا ( كاثودًا )، وقطبًا مضادًا ( أنودًا )، وقطبًا مرجعيًا كما هو موضح في الشكل 4. يُستخدم ركيزة من رقائق معدنية كقطب عامل في العمليات الصناعية. يوفر مادة خاملة القطب المضاد، بينما يقيس القطب المرجعي الجهد ويتحكم فيه. يسمح القطب المرجعي بإجراء العملية بجهد ثابت، مما يتيح التحكم في جهد الركيزة. [ 12 ]

الشكل 4: جهاز الترسيب الكهربائي CIGS

يجب التغلب على مشكلة عدم تساوي جهود الاختزال القياسية للعناصر في الترسيب الكهربائي المتزامن، مما يؤدي إلى ترسيب تفضيلي لعنصر واحد. ويُعالج هذا عادةً بإضافة أيونات معاكسة إلى المحلول لكل أيون مُراد ترسيبه (Cu²⁺ ، Se⁴⁺ ، In³⁺ ، وGa³⁺ ) ، وبالتالي تغيير جهد اختزال ذلك الأيون. علاوة على ذلك، يتميز نظام النحاس-سيلينيوم بسلوك معقد، ويعتمد تركيب الفيلم على نسبة تدفق أيونات Se⁴⁺ /Cu²⁺ التي قد تختلف على سطح الفيلم. يتطلب هذا تحسين تركيزات المواد الأولية وجهد الترسيب. وحتى مع التحسين، تبقى قابلية التكرار منخفضة على مساحات واسعة بسبب اختلافات التركيب وانخفاضات الجهد على طول الركيزة.

تتميز الأغشية الناتجة بصغر حجم حبيباتها وغناها بالنحاس، وتحتوي عمومًا على أطوار Cu₂₋ₓSeₓ بالإضافة إلى شوائب من المحلول. ويتطلب تحسين التبلور عملية تلدين . وللحصول على كفاءة أعلى من 7%، يلزم تصحيح التركيب الكيميائي. وكان هذا التصحيح يُجرى في الأصل عبر الترسيب الفيزيائي للبخار عند درجات حرارة عالية، وهو أسلوب غير عملي في الصناعة.

تنتج شركة Solopower حاليًا خلايا بكفاءة تحويل تزيد عن 13.7% وفقًا للمختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL). [ 38 ]

دمج المواد الأولية بتقنية مستوحاة من ربط الرقائق

الشكل 5: رسم تخطيطي لتقنية مستوحاة من ربط الرقاقات

في هذه العملية، يتم ترسيب طبقتين مختلفتين من المواد الأولية بشكل منفصل على الركيزة والطبقة العلوية. تُضغط الطبقتان معًا وتُسخّنان لفصل الطبقة عن الطبقة العلوية القابلة لإعادة الاستخدام، تاركةً طبقة امتصاص CIGS على الركيزة (الشكل 5). حصلت شركة هيليوفولت على براءة اختراع لهذه العملية وأطلقت عليها اسم عملية FASST. من حيث المبدأ، يمكن ترسيب المواد الأولية في درجات حرارة منخفضة باستخدام تقنيات ترسيب منخفضة التكلفة، مما يقلل من تكلفة الوحدة. مع ذلك، تستخدم الأجيال الأولى من المنتجات طرق الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD) ذات درجات الحرارة العالية، ولا تحقق كامل إمكانات خفض التكلفة. يمكن استخدام ركائز مرنة في هذه العملية مستقبلًا.

لا تُعرف الخصائص النموذجية للأغشية خارج الشركة، إذ لم تُجرَ أي أبحاث من قِبل مختبرات ممولة بشكل مستقل. ومع ذلك، ادّعت شركة هيليوفولت أن أعلى كفاءة للخلايا تبلغ 12.2%.

التبخر المشترك

يُعدّ التبخير المشترك، أو الترسيب المشترك، أكثر تقنيات تصنيع CIGS شيوعًا. تقوم عملية التبخير المشترك التي تستخدمها شركة بوينغ بترسيب طبقات ثنائية من CIGS بنسب ستويكيومترية مختلفة على ركيزة ساخنة، مما يسمح لها بالاختلاط.

طوّر المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) عملية أخرى تتضمن ثلاث خطوات ترسيب، وأنتجت حامل الرقم القياسي الحالي لكفاءة CIGS بنسبة 20.3%. الخطوة الأولى في طريقة NREL هي الترسيب المشترك للإنديوم والغاليوم والسيلينيوم. يلي ذلك ترسيب النحاس والسيلينيوم عند درجة حرارة أعلى للسماح بانتشار العناصر واختلاطها. في المرحلة الأخيرة، يُعاد ترسيب الإنديوم والغاليوم والسيلينيوم لجعل التركيب الكلي ناقصًا في النحاس. [ 12 ]

بدأت شركة Würth Solar إنتاج خلايا CIGS باستخدام نظام التبخير المشترك المتكامل في عام 2005، حيث تراوحت كفاءة الوحدات بين 11% و12%. ثم افتتحت الشركة منشأة إنتاج أخرى وواصلت تحسين الكفاءة والإنتاجية. ومن بين الشركات الأخرى التي تعمل على توسيع نطاق عمليات التبخير المشترك شركتا Global Solar و Ascent Solar . [ 35 ] استخدمت Global Solar عملية ترسيب متكاملة ثلاثية المراحل. في جميع المراحل، يُضاف السيلينيوم بكمية زائدة في الطور البخاري. يُبخر الإنديوم والغاليوم أولًا، ثم النحاس، ثم الإنديوم والغاليوم مرة أخرى لجعل الطبقة فقيرة بالنحاس. وقد أظهرت هذه الطبقات أداءً جيدًا مقارنةً بمنتجات الشركات المصنعة الأخرى، وكذلك مقارنةً بالمواد الماصة التي تم إنتاجها في المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) ومعهد تحويل الطاقة (IEC). [ 14 ] مع ذلك، لم يكن أداء وحدات Global Solar المصنوعة من هذه الطبقات جيدًا. وكانت الخاصية التي انخفض فيها أداء الوحدة بشكل ملحوظ هي انخفاض جهد الدائرة المفتوحة (V<sub> OC</sub>) ، وهو ما يميز الكثافة العالية للعيوب وسرعات إعادة التركيب العالية. تفوقت طبقة الامتصاص في شركة غلوبال سولار على طبقة الامتصاص في مختبر الطاقة المتجددة الوطني (NREL) من حيث عمر حاملات الشحنة وحركية هول. مع ذلك، أظهرت عينة NREL أداءً أفضل في الخلايا المكتملة. وهذا دليل على ضعف واجهة CIGS/CdS، ربما بسبب عدم وجود طبقة سطحية من ODC على غشاء غلوبال سولار.

تشمل العيوب مشاكل في توحيد التوزيع على مساحات واسعة، وما يرتبط بها من صعوبة في تبخير العناصر معًا في نظام متصل. كما أن ارتفاع درجات حرارة النمو يزيد من التكلفة الحرارية. إضافةً إلى ذلك، يعاني التبخير المشترك من انخفاض كفاءة استخدام المواد (الترسيب على جدران الحجرة بدلًا من الركيزة، خاصةً بالنسبة للسيلينيوم) وارتفاع تكلفة معدات التفريغ. [ 17 ] [ 37 ] إحدى طرق تحسين استخدام السيلينيوم هي من خلال عملية تكسير السيلينيوم المعززة حراريًا أو بالبلازما، [ 39 ] [ 40 ] والتي يمكن ربطها بمصدر شعاع أيوني للترسيب بمساعدة الشعاع الأيوني . [ 41 ]

الترسيب الكيميائي للبخار

تم تطبيق الترسيب الكيميائي للبخار (CVD) بطرق متعددة لترسيب CIGS. تشمل هذه العمليات الترسيب الكيميائي للبخار العضوي المعدني تحت الضغط الجوي (AP- MOCVD )، والترسيب الكيميائي للبخار المعزز بالبلازما ( PECVD )، والترسيب الكيميائي للبخار العضوي المعدني تحت ضغط منخفض (LP-MOCVD)، والترسيب الكيميائي للبخار العضوي المعدني بمساعدة الهباء الجوي (AA-MOCVD). تسعى الأبحاث إلى التحول من استخدام مواد أولية ثنائية المصدر إلى استخدام مواد أولية أحادية المصدر. [ 12 ] تتطلب المواد الأولية متعددة المصادر خلطًا متجانسًا، مع الحفاظ على معدلات تدفقها ضمن النسب المتكافئة الصحيحة. أما طرق استخدام المواد الأولية أحادية المصدر، فلا تعاني من هذه العيوب، ومن شأنها أن تتيح تحكمًا أفضل في تركيب الطبقة الرقيقة.

حتى عام 2014، لم يُستخدم الترسيب الكيميائي للبخار (CVD) في تصنيع CIGS تجاريًا. تتميز الأغشية المُنتجة بتقنية CVD بكفاءة منخفضة وجهد دائرة مفتوحة (V<sub> OC </sub>) منخفض ، ويعود ذلك جزئيًا إلى ارتفاع تركيز العيوب. إضافةً إلى ذلك، تكون أسطح الأغشية خشنة عمومًا، مما يُساهم في خفض جهد الدائرة المفتوحة (V<sub> OC </sub>) بشكل أكبر . مع ذلك، تم تحقيق نقص النحاس المطلوب باستخدام الترسيب الكيميائي للبخار العضوي المعدني المُعزز بالألغام (AA-MOCVD) مع توجيه بلوري (112).

تتميز درجات حرارة الترسيب في تقنية الترسيب الكيميائي للبخار (CVD) بانخفاضها مقارنةً بالعمليات الأخرى، مثل التبخير المشترك وسيلنة المواد الأولية المعدنية. ولذلك، تتطلب تقنية CVD طاقة حرارية أقل وتكاليف أقل. وتشمل المشكلات التصنيعية المحتملة صعوبة تحويل تقنية CVD إلى عملية إنتاج متصلة بخط الإنتاج، بالإضافة إلى تكلفة التعامل مع المواد الأولية المتطايرة.

الترسيب بالرش الكهربائي

يمكن إنتاج أغشية CIS بتقنية الترسيب بالرش الكهروستاتيكي . تتضمن هذه التقنية رش حبر يحتوي على جسيمات نانوية من CIS على الركيزة مباشرةً بمساعدة مجال كهربائي، ثم تلبيده في بيئة خاملة. [ 42 ] تتمثل الميزة الرئيسية لهذه التقنية في أن العملية تتم في درجة حرارة الغرفة، ويمكن ربطها بنظام إنتاج مستمر أو ضخم، مثل آلية الإنتاج المتواصل (لفة إلى لفة). [ 43 ]

تخميل السطح الخلفي

تُظهر مفاهيم التخميل السطحي الخلفي للخلايا الشمسية CIGS إمكانية تحسين الكفاءة. وقد استُمدّ مفهوم التخميل الخلفي من تقنية تخميل الخلايا الشمسية السيليكونية. [ 44 ] استُخدم كلٌّ من أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃) وثاني أكسيد السيليكون (SiO₂) كمواد للتخميل. توفر نقاط التلامس النانوية على طبقة أكسيد الألومنيوم [ 45 ] وخطوط التلامس على طبقة ثاني أكسيد السيليكون [ 46 ] التوصيل الكهربائي بين مادة امتصاص CIGS والقطب الخلفي المصنوع من الموليبدينوم. تُصنع نقاط التلامس على طبقة أكسيد الألومنيوم باستخدام الطباعة الحجرية الإلكترونية، بينما تُصنع خطوط التلامس على طبقة ثاني أكسيد السيليكون باستخدام الطباعة الحجرية الضوئية. كما لوحظ أن تطبيق طبقات التخميل لا يُغيّر من بنية طبقات CIGS.

تحمل الإشعاع

تتميز الخلايا الشمسية المصنوعة من CIGS بتحملها العالي للإشعاع، مما يجعلها مرشحة واعدة للتطبيقات الفضائية. تشير الدراسات إلى أن تشعيع الإلكترونات لا يُحدث سوى تأثير طفيف على أداء هذه الخلايا. [ 47 ] [ 48 ] من جهة أخرى، تُؤدي الجرعات العالية من تشعيع البروتونات إلى تدهور الخصائص البصرية والكهربائية للخلايا الشمسية المصنوعة من CIGS، وذلك بشكل أساسي عن طريق إحداث عيوب تُقلل من كفاءة تحويل الطاقة وتزيد من خسائر إعادة التركيب. [ 49 ] [ 50 ] مع ذلك، تُظهر الخلايا الشمسية المصنوعة من CIGS قدرة ملحوظة على التعافي من أضرار الإشعاع من خلال التلدين الحراري. تُتيح هذه العملية إصلاح العيوب، واستعادة الخصائص البصرية وأداء الخلايا الكهروضوئية إلى مستويات قريبة من مستويات ما قبل التشعيع. يُعزى تأثير الإصلاح الذاتي إلى مرونة التركيب الكيميائي للعيوب في المادة، مما يسمح للذرات المُزاحة بالعودة إلى مواقعها الأصلية عند درجات حرارة معتدلة، تتوافق مع بيئة الفضاء في المدار. [ 51 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ غرين، مارتن أ.؛ هيشيكاوا، يوشيهيرو؛ وارتا، فيلهلم؛ دنلوب، إيوان د.؛ ليفي، دين هـ.؛ هول-إيبينغر، يوشين؛ هو-بيلي، أنيتا و.هـ. (يوليو 2017). "جداول كفاءة الخلايا الشمسية (الإصدار 50)". التقدم في مجال الخلايا الكهروضوئية: البحوث والتطبيقات . 25 (7): 668-676 . doi : 10.1002/pip.2909 .
  2. ↑ "تقرير الخلايا الكهروضوئية، معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية، 28 يوليو 2014، الصفحات 18 و19" (PDF) .
  3. ↑ أندوركا، فرانك (8 يناير 2014). "الخلايا الشمسية CIGS، ببساطة" . www.solarpowerworldonline.com/ . عالم الطاقة الشمسية. مؤرشف من الأصل في 19 أغسطس 2014. تم الاطلاع عليه في 16 أغسطس 2014 .
  4. ↑ "CIS – Ecology" . Solar Frontier . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يوليو 2015 .
  5. ↑ " شركة TSMC تغلق مصنعها لإنتاج الأغشية الرقيقة من مادة CIGS للخلايا الشمسية" . www.greentechmedia.com
  6. ↑ تينوكو، ت.؛ رينكون، س.؛ كوينتيرو، م.؛ بيريز، ج. سانشيز (1991). "مخطط الطور وفجوات الطاقة البصرية لسبائك CuInyGa1−ySe2 " . Physica Status Solidi A. 124 ( 2): 427. Bibcode : 1991PSSAR.124..427T . doi : 10.1002/pssa.2211240206 .
  7. ↑ مزايا Solar-Frontier.com في رابطة الدول المستقلة (مؤرشفة بتاريخ 3 نوفمبر 2014 في Wayback Machine)
  8. ستانبري ، بي جيه ( 2002 ). "سيلينيدات النحاس والإنديوم والمواد ذات الصلة للأجهزة الكهروضوئية". مراجعات نقدية في علوم الحالة الصلبة والمواد . 27 (2): 73. Bibcode : 2002CRSSM..27...73S . doi : 10.1080/20014091104215 . S2CID 55612537 . 
  9. ↑ ريبينز، آي.؛ كونتريراس، ميغيل أ.؛ إيغاس، برايان؛ ديهارت، كلاي؛ شارف، جون؛ بيركنز، كريغ ل.؛ تو، بوبي؛ نوفى، روميل (2008). "خلية شمسية من ZnO/CdS/CuInGaSe2 بكفاءة 19.9% ​​وعامل تعبئة 81.2%" . التقدم في الخلايا الكهروضوئية: البحوث والتطبيقات . 16 (3): 235. doi : 10.1002/pip.822 . S2CID 97047370 . 
  10. ↑ ZSW: البيانات الصحفية . Zsw-bw.de. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13-09-2011.
  11. ↑ "رقم قياسي عالمي جديد للخلايا الشمسية المصنوعة من مادة CIGS" . ساينس ديلي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 فبراير 2024 .
  12. 1 2 3 4 5 6 7 8 كيميل، ماريانا؛ ريتالا، ميكو؛ ليسكيلا، ماركو (2005). "طرق ترسيب الأغشية الرقيقة للخلايا الشمسية CuInSe2". مراجعات نقدية في علوم الحالة الصلبة والمواد . 30 (1): 1. Bibcode : 2005CRSSM..30....1K . doi : 10.1080/10408430590918341 . S2CID 55705282 . 
  13. ↑ إهلال، أ؛ بوعبيد، ك؛ سوبان، د؛ نيا، م؛ أيت طالبالي، أ؛ أميرة، ي؛ أوتزورهيت، أ؛ نويه، ج (2007). "دراسة مقارنة للأغشية الرقيقة من CI(S,Se) وCIGSe المُرَسَّبة بالرش والترسيب الكهربائي". أغشية صلبة رقيقة . 515 (15): 5852. Bibcode : 2007TSF...515.5852I . doi : 10.1016/j.tsf.2006.12.136 .
  14. ريبينز ، إلينوي؛ ستانبري، بي جيه؛ يونغ، دي إل؛ لي، إس إس؛ ميتزجر، دبليو كيه؛ بيركنز، سي إل ؛ شافرمان، دبليو إن؛ بيك، إم إي؛ تشين، إل؛ كابور، في كيه؛ تارانت، دي؛ غونزاليس، إم دي؛ جنسن، دي جي؛ أندرسون، تي جيه؛ وانغ، إكس؛ كير، إل إل؛ كيز، بي؛ آشر، إس؛ ديلاهوي، إيه؛ فون روديرن، بي. (2006). "مقارنة أداء الأجهزة ومعاملات النقل المقاسة في خلايا شمسية من نوع Cu(In,Ga)(Se,S) ذات نطاق واسع من التباين". التقدم في الخلايا الكهروضوئية: البحوث والتطبيقات . 14 : 25. doi : 10.1002/pip.654 . ​​S2CID 6395345 . 
  15. ↑ هيدستروم، ج.؛ أولسن، هـ.؛ بوديجارد، م.؛ كيلنر، أ.؛ ستولت، ل.؛ هاريسكوس، د.؛ روك، م.؛ شوك، هـ.-و. (1993). "خلايا شمسية رقيقة من ZnO/CDS/Cu(In,Ga)Se/Sub 2/ ذات أداء مُحسَّن". وقائع المؤتمر الثالث والعشرين لمتخصصي الخلايا الكهروضوئية التابع لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات - 1993 (رقم التصنيف 93CH3283-9) . الصفحات 364-371 . doi : 10.1109/PVSC.1993.347154 . ISBN  978-0-7803-1220-3.
  16. ↑ كرونيك ل.؛ كاهين د.؛ شوك هـ.و. (1998). "تأثيرات الصوديوم على Cu(In,Ga)Se2 متعدد البلورات وأداء خلاياه الشمسية". المواد المتقدمة . 10 (1): 31-36 . Bibcode : 1998AdM....10...31K . doi : 10.1002/(SICI)1521-4095(199801)10:1 < 31::AID-ADMA31 > 3.0.CO ; 2-3 .
  17. 1 2 3 4 ديري، نيلكانث ج. (2007). "نحو إنتاج CIGS بقدرة جيجاواط/سنة خلال العقد القادم". مواد الطاقة الشمسية والخلايا الشمسية . 91 ( 15-16 ): 1376. Bibcode : 2007SEMSC..91.1376D . doi : 10.1016/j.solmat.2007.04.003 .
  18. ^ كوراي NF، كوشيا ك، فوجيماكي أ، سوجياما الأول، ميورا تي، أوكومورا د، ساتو م، أوشيتا م، ياماس يا (1997). “أفلام ZnO ذات مساحة كبيرة محسنة للوحدات الصغيرة ذات الأغشية الرقيقة ذات فجوة النطاق Cu (InGa) Se 2 ”. مواد الطاقة الشمسية والخلايا الشمسية . 49 ( 1– 4): 291– 297. دوى : 10.1016/S0927-0248(97)00055-X .
  19. ↑ إيرون، مراد ن. (1984). خلية شمسية ذات وصلة غير متجانسة من CuInSe₂ /Cd(Zn)S ذات طبقة رقيقة : توصيف ونمذجة (أطروحة دكتوراه). جامعة دريكسل. doi : 10.17918/00009157 . OSTI 6980750 . 
  20. ↑ "ZSW: ZSW تعيد الرقم القياسي العالمي إلى شتوتغارت" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 24 أبريل 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 يونيو 2015 .
  21. ريبينز ، إنغريد؛ كونتريراس، ميغيل؛ روميرو، مانويل؛ يان، يانفا؛ ميتزجر، وايت؛ لي، جيان؛ جونستون، ستيف؛ إيغاس، برايان؛ ديهارت، كلاي؛ شارف، جون؛ ماكاندليس، برايان إي.؛ نوفى، روميل (2008). "توصيف مواد امتصاص CIGS بكفاءة 19.9%". المؤتمر الثالث والثلاثون لمتخصصي الخلايا الكهروضوئية التابع لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) لعام 2008. الصفحات 1-6 . doi : 10.1109/PVSC.2008.4922628 . ISBN  978-1-4244-1640-0. OSTI 929620 . 
  22. 1 2 3 "وضع صناعة الخلايا الكهروضوئية ومستقبلها" (ملف PDF) . ديفيد إي. كارلسون، كبير العلماء في شركة بي بي سولار، 14 مارس 2010. تاريخ الاطلاع: 10 فبراير 2011 .
  23. ↑ "إمبا ترتقي بالخلايا الشمسية الرقيقة إلى مستوى جديد - رقم قياسي عالمي جديد في كفاءة الخلايا الشمسية" . إمبا . ١٨ يناير ٢٠١٣. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٨ يوليو ٢٠١٥ .
  24. ↑ أفضل 10 وحدات CI(G)S الأكثر كفاءة في العالم. مؤرشفة بتاريخ 24 يناير 2013 على موقع Wayback Machine . Solarplaza.com. تم الاطلاع عليها بتاريخ 18 فبراير 2013.
  25. ↑ مياسول. "مياسول تحقق كفاءة بنسبة 15.7% باستخدام وحدات الطاقة الشمسية ذات الأغشية الرقيقة CIGS على نطاق تجاري" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 نوفمبر 2012 .
  26. ↑ سولار فرونتير. "سولار فرونتير تسجل رقماً قياسياً عالمياً جديداً في الكفاءة" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 نوفمبر 2012 .
  27. ↑ "جداول كفاءة الخلايا الشمسية الإصدار 33" (ملف PDF) . المعهد الوطني للعلوم والتكنولوجيا الصناعية المتقدمة (AIST) . تاريخ الاطلاع: 10 فبراير 2011 .
  28. ↑ "فليسوم: أنظمة الطاقة الشمسية المرنة من المختبر إلى المصنع" (ملف PDF) . شركة فليسوم المساهمة . سويسولار. 4 نوفمبر 2014. ص 4. 
  29. ↑ كيلر، جان؛ كيسلمان، كلارا؛ دونزيل-غارغاند، أوليفييه؛ مارتن، ناتاليا م.؛ بابوتشي، ميليكي؛ لوندبيرغ، أولي؛ والين، إريك؛ ستولت، لارس؛ إيدوف، ماريكا (19 فبراير 2024). "سبائك الفضة عالية التركيز وتدرج الغاليوم الحاد في التلامس الخلفي يُمكّنان من تصنيع خلية شمسية من سيلينيد غاليوم الإنديوم النحاسي بكفاءة 23.6%" . مجلة نيتشر للطاقة . 9 (4): 467-478 . Bibcode : 2024NatEn...9..467K . doi : 10.1038/s41560-024-01472-3 .
  30. ↑ كرو، جيمس ميتشل (فبراير 2008). "أولى مبيعات "أرخص الخلايا الشمسية في العالم"" . عالم الكيمياء . مؤرشف من الأصل في 11 مايو 2008.
  31. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 20090223551 
  32. ↑ نور أمزيا محمد يونس؛ نيك حسنيزا نيك أمان؛ نعمة خوشيرات (2015). “مقارنة بين الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة والنحاس – الإنديوم – الغاليوم – ديسيلينيد في جنوب شرق آسيا”. IET توليد الطاقة المتجددة . 9 (8): 1079– 1086. بيب كود : 2015IRPG....9.1079M . دوى : 10.1049/iet-rpg.2015.0114 . S2CID 112916710 . 
  33. ↑ يونغ، ديفيد ل.؛ كين، جيمس؛ دودا، آنا؛ أبو شامة، جهاد أ.م.؛ بيركنز، كريغ ل.؛ روميرو، مانويل؛ نوفى، روميل (ديسمبر 2003). "تحسين أداء الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة ZnO/CdS/CuGaSe2" . التقدم في الخلايا الكهروضوئية: البحوث والتطبيقات . 11 (8): 535-541 . doi : 10.1002/pip.516 . S2CID 97494493 . 
  34. ↑ مخطط NREL لأفضل كفاءات خلايا البحث
  35. 1 2 أولال، إتش إس؛ فون روديرن، بي. (2008). "قضايا حاسمة لتسويق تقنيات الخلايا الكهروضوئية ذات الأغشية الرقيقة" . تكنولوجيا الحالة الصلبة . 51 (2): 52-54 .
  36. ↑ هاتشينز، مارك (9 يوليو 2019). "مياسوليه تسجل رقماً قياسياً جديداً في كفاءة أنظمة CIGS المرنة". مجلة الطاقة الشمسية الدولية .
  37. 1 2 ديربيشاير، ك. (2008). "السياسة العامة للمهندسين: صناعة الطاقة الشمسية تعتمد على حسن نية صانعي السياسات" . تكنولوجيا الحالة الصلبة . 51 : 32.
  38. ↑ "الهندسة والتصميم | SoloPower®" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2014-09-03 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2014-08-27 .
  39. ^ إيشيزوكا، إس. يامادا، أكيماسا؛ شيباتا، هاجيمي؛ فونس، بول؛ ساكوراي، كيشيرو؛ ماتسوبارا، كوجي؛ نيكي، شيجيرو (2009). “نمو الأغشية الرقيقة ذات الحبوب الكبيرة CIGS باستخدام مصدر شعاع Se-radical”. مواد الطاقة الشمسية والخلايا الشمسية . 93 ( 6– 7): 792. دوى : 10.1016/j.solmat.2008.09.043 .
  40. ↑ كاوامورا، م.؛ فوجيتا، توشيوكي؛ يامادا، أكيرا؛ كوناجاي، ماكوتو (2009). "خلايا شمسية رقيقة من نوع CIGS مُنمّاة باستخدام السيلينيوم المتشقق". مجلة نمو البلورات . 311 (3): 753. Bibcode : 2009JCrGr.311..753K . doi : 10.1016/j.jcrysgro.2008.09.091 .
  41. ↑ شركة سولاريون إيه جي (7 أكتوبر 2009): رقم قياسي عالمي: كفاءة تحويل 13.4% في الخلايا الشمسية على أغشية بلاستيكية. مؤرشف في 5 مارس 2012 على موقع Wayback Machine . (بيان صحفي)
  42. ↑ محمد، نعمان مالك؛ سوندهارام، سريدهاران؛ دانغ، هيون-وو؛ لي، أيونغ؛ ريو، بيونغ-هوان؛ تشوي، كيونغ-هيون (2011). "ترسيب طبقة CIS من خلال عملية الرش الكهروستاتيكي لتصنيع الخلايا الشمسية". الفيزياء التطبيقية الحالية . 11 (1): S68. Bibcode : 2011CAP....11S..68M . doi : 10.1016/j.cap.2010.11.059 .
  43. ↑ تشوي، كيونغ هيون؛ محمد، نعمان مالك؛ دانغ، هيون وو؛ لي، أيونغ؛ هوانغ، جين سو؛ نام، جونغ وون؛ ريو، بيونغ هوان (2011). "ترسيب أغشية رقيقة من ثنائي سيلينيد النحاس والإنديوم بالرش الكهربائي". المجلة الدولية لبحوث المواد . 102 (10): 1252. Bibcode : 2011IJMR..102.1252C . doi : 10.3139/146.110581 . S2CID 137436772 . 
  44. ↑ فيرمانج، بارت؛ واتجين، يورن تيمو؛ فيالستروم، فيكتور؛ روستفال، فريدريك؛ إيدوف، ماريكا؛ كوتيبالي، راتان؛ هنري، فريدريك؛ فلاندري، دينيس (2014). "توظيف تقنية الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون لزيادة كفاءة الخلايا الشمسية فائقة الرقة من Cu(In,Ga)Se2" . التقدم في مجال الخلايا الكهروضوئية: البحوث والتطبيقات . 22 (10): 1023-1029 . doi : 10.1002/pip.2527 . PMC 4540152. PMID 26300619 .  
  45. ^ بوس، س. كونها، JMV. بورمي، J.؛ تشن، مرحاض؛ نيلسون، NS؛ تيكسيرا، جي بي؛ جاسبار، J .؛ ليتاو، جي بي؛ إدوف، م. فرنانديز، بنسلفانيا؛ سالومي، PMP (2019). "دراسة مورفولوجية وإلكترونية للخلايا الشمسية شديدة الرقة من نوع Cu(In,Ga)Se2 الشمسية " . أفلام صلبة رقيقة . 671 : 77– 84. بيب كود : 2019TSF...671...77B . دوى : 10.1016/j.tsf.2018.12.028 . اتش دي ال : 10773/30445 . S2CID 139582764 . 
  46. ^ بوز، سوراف. كونها، خوسيه إم في . سوريش، سونيل؛ دي وايلد، جيسيكا؛ لوبيز، توماس S.؛ باربوسا، جواو RS. سيلفا، ريكاردو؛ بورمي، جيروم؛ فرنانديز، باولو أ. فيرمانج، بارت؛ سالومي، بيدرو إم بي (2018). "تصميم الطباعة الحجرية الضوئية لطبقات SiO2 لتخميل واجهة الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة" . آر آر إل للطاقة الشمسية . 2 (12) 1800212. دوى : 10.1002/solr.201800212 . اتش دي ال : 10773/30564 . S2CID 139388117 . 
  47. ^ كاواكيتا، شيرو؛ إيمايزومي، ميتسورو؛ إيشيزوكا، شوجو؛ نيكي، شيجيرو؛ أوكودا، شويتشي؛ كوساواكي، هيرواكي (2013). "تأثير الأداء الكهربائي على العيوب المرتبطة بالنحاس الناتجة عن تشعيع الإلكترون بقدرة 250 كيلو فولت في الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة Cu(In,Ga) Se2 " . أفلام صلبة رقيقة . 535 : 353– 356. بيب كود : 2013TSF...535..353K . دوى : 10.1016/j.tsf.2012.11.041 .
  48. ^ جاسينيك، أ. راو ، يو (2001). “توليد الخلل في الخلايا الشمسية غير المتجانسة Cu(In,Ga)Se 2 بواسطة تشعيع الإلكترون والبروتون عالي الطاقة”. مجلة الفيزياء التطبيقية . 90 (2): 650–658 . بيب كود : 2001JAP....90..650J . دوى : 10.1063/1.1379348 .
  49. ^ كانديياس، ماريا ب. فرنانديز، تياجو الخامس. فالكاو، برونو ب. وآخرون . (2023). "الخلايا الشمسية المعتمدة على Cu(In,Ga)Se 2 للتطبيقات الفضائية: تشعيع البروتون واستعادة التلدين" . مجلة علوم المواد . 58 (42): 16385– 16401. بيب كود : 2023JMatS..5816385C . دوى : 10.1007/s10853-023-09033-x . اتش دي ال : 10400.22/25216 . 
  50. ^ هيروس، يويكو؛ واراساوا، مو؛ تسونودا، إيساو؛ تاكاكورا، كينيشيرو؛ سوجياما، موتسومي (2012). "تأثيرات تشعيع البروتون على الخصائص البصرية والكهربائية للخلايا الشمسية Cu(In,Ga) Se2 " . المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية . 51 (11R) 111802. بيب كود : 2012JaJAP..51k1802H . دوى : 10.1143/JJAP.51.111802 .
  51. ^ فرنانديز، تياجو ف. باتريسيو، بيدرو T .؛ كونها، أنطونيو ف.؛ وآخرون . (2025). "الانتعاش الملحوظ للخلايا الشمسية المعتمدة على النحاس (In، Ga) Se 2 المشععة بالبروتون للتطبيقات الفضائية: معالجة التلدين الحراري والضوء" . مواد الطاقة التطبيقية ACS . 8 (5): 2767–2778 . بيب كود : 2025ACSAE...8.2767V . دوى : 10.1021/acsaem.4c02703 .