ایمپا نے بائفشل CIGS سولر سیل میں سامنے کی روشنی کے لیے 19.8% اور پیچھے کی روشنی کے لیے 10.9% کی ریکارڈ افادیت حاصل کی ہے۔

خبریں: فوٹو وولٹائکس

16 دسمبر 2022

کاپر انڈیم گیلیم ڈیسلینائیڈ (سی آئی جی ایس) پر مبنی بائیفیشل پتلی فلم والے شمسی خلیے اپنے سامنے اور پیچھے دونوں طرف سے شمسی توانائی اکٹھا کر سکتے ہیں - اور اس طرح ممکنہ طور پر اپنے روایتی ہم منصبوں سے زیادہ شمسی توانائی پیدا کر سکتے ہیں۔ تاہم، اب تک، ان کی من گھڑت صرف معمولی توانائی کے تبادلوں کی افادیت کا باعث بنی ہے۔ سوئس فیڈرل لیبارٹریز فار میٹریلز سائنس اینڈ ٹکنالوجی (ایم پی اے) کی ایک ٹیم نے اب کم درجہ حرارت کی پیداوار کا ایک نیا عمل تیار کیا ہے جس کے نتیجے میں سامنے کی روشنی کے لیے 19.8٪ اور پیچھے کی روشنی کے لیے 10.9٪ کی ریکارڈ افادیت ہے۔ مزید برآں، انہوں نے پہلا بائیفیشل پیرووسکائٹ-سی آئی جی ایس ٹینڈم سولر سیل بھی تیار کیا، جس سے مستقبل میں توانائی کی زیادہ پیداوار کے امکانات کھل گئے (SC Yang et al، 'bifacial Cu(In,Ga)Se کی کارکردگی میں اضافہ2 چاندی کی مدد سے کم درجہ حرارت کے عمل کے ساتھ لچکدار اور ٹینڈم ایپلی کیشنز کے لیے پتلی فلم شمسی خلیات'، نیچر انرجی (2022)؛ 21 نومبر)۔

اگر براہ راست سورج کی روشنی اور اس کے انعکاس (سولر سیل کے پچھلے حصے کے ذریعے) دونوں کو اکٹھا کیا جا سکتا ہے، تو اس سے توانائی کی پیداوار میں اضافہ ہونا چاہیے جو سیل پیدا کرتی ہے۔ ممکنہ ایپلی کیشنز، مثال کے طور پر، بلڈنگ انٹیگریٹڈ فوٹوولٹکس (BIPVs)، ایگری وولٹکس - فوٹو وولٹک پاور جنریشن اور زراعت دونوں کے لیے زمین کے علاقوں کا بیک وقت استعمال - اور اونچائی والی زمین پر عمودی یا زیادہ جھکاؤ والے شمسی ماڈیول نصب ہیں۔ فوٹو وولٹکس کے بین الاقوامی ٹیکنالوجی روڈ میپ کے مطابق، بائی فیشل سولر سیلز 70 تک فوٹو وولٹکس کی مجموعی مارکیٹ کے 2030% مارکیٹ شیئر پر قبضہ کر سکتے ہیں۔

اگرچہ سلیکون ویفرز پر مبنی بائیفیشل سولر سیلز پہلے ہی مارکیٹ میں موجود ہیں، لیکن پتلی فلم والے سولر سیل اب تک پیچھے رہ گئے ہیں۔ یہ، کم از کم جزوی طور پر، بائفسیل CIGS پتلی فلم سولر سیلز کی کم کارکردگی کی وجہ سے ہے، جو کہ ایک اہم رکاوٹ کے مسئلے کی وجہ سے ہے: کسی بھی دو طرفہ شمسی خلیے کے لیے عقبی طرف سے منعکس سورج کی روشنی کو جمع کرنے کے قابل ہونا، ایک نظری طور پر شفاف برقی رابطہ ایک شرط ہے. یہ ایک شفاف کنڈکٹیو آکسائیڈ (TCO) کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کیا جاتا ہے جو روایتی – یعنی مونو فیشل – مولیبڈینم سے بنے شمسی خلیات میں مبہم بیک رابطے کی جگہ لے لیتا ہے۔

نقصان دہ آکسائیڈ کی تشکیل

اعلی کارکردگی والے CIGS شمسی خلیات عام طور پر اعلی درجہ حرارت جمع کرنے کے عمل سے تیار ہوتے ہیں، یعنی 550°C سے اوپر۔ تاہم، ان درجہ حرارت پر، گیلیم (سی آئی جی ایس پرت کی) اور شفاف کوندکٹو آکسائیڈ بیک رابطہ کی آکسیجن کے درمیان ایک کیمیائی رد عمل ہوتا ہے۔ نتیجے میں گیلیم آکسائیڈ انٹرفیس کی تہہ سورج کی روشنی سے پیدا ہونے والے کرنٹ کے بہاؤ کو روکتی ہے اور اس طرح سیل کی توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی کو کم کرتی ہے۔ ایک سیل میں اب تک حاصل کی گئی سب سے زیادہ قدریں سامنے والے حصے کے لیے 9.0% اور پیچھے والے حصے کے لیے 7.1% ہیں۔ ایودھیا این تیواری، جو ایمپا کی تھن فلم اور فوٹو وولٹیکس لیب کی قیادت کرتے ہیں، کہتے ہیں، "آگے اور پیچھے دونوں شفاف رابطوں کے ساتھ شمسی خلیوں کے لیے توانائی کی تبدیلی کی اچھی کارکردگی کا حامل ہونا واقعی مشکل ہے۔"

تصویر: Bifacial CIGS شمسی خلیات بہت پتلی تہوں پر مشتمل ہوتے ہیں، فعال مواد کے لیے مجموعی طور پر صرف 3µm۔ ایک شفاف برقی رابطے کے اوپر جمع، CIGS پولی کرسٹل لائن روشنی کو سامنے اور پیچھے دونوں طرف سے جذب کرتی ہے۔ (بشکریہ EMPA۔)

لہذا، تیواری کی لیبارٹری میں رومین کارون کے گروپ میں پی ایچ ڈی کے طالب علم شی چی یانگ نے کم درجہ حرارت جمع کرنے کا ایک نیا عمل تیار کیا جس سے نقصان دہ گیلیم آکسائیڈ بہت کم پیدا ہونا چاہیے - مثالی طور پر کوئی بھی نہیں۔ انہوں نے CIGS مرکب کے پگھلنے کے نقطہ کو کم کرنے اور صرف 350 ° C جمع کرنے والے درجہ حرارت پر اچھی الیکٹرانک خصوصیات کے ساتھ جاذب تہوں کو حاصل کرنے کے لئے چاندی کی ایک چھوٹی سی مقدار کا استعمال کیا۔ جب انہوں نے تیواری کے سابق پوسٹ ڈاکٹر زو-ینگ لن (فی الحال تائیوان کی نیشنل تسنگ ہوا یونیورسٹی میں) کی مدد سے ہائی ریزولوشن ٹرانسمیشن الیکٹران مائیکروسکوپی (TEM) کے ساتھ ملٹی لیئر سٹرکچر کا تجزیہ کیا، تو ٹیم کسی گیلیم آکسائیڈ کا پتہ نہیں لگا سکی۔ بالکل انٹرفیس.

33 فیصد سے زیادہ توانائی کی پیداوار کو ہدف بنانا

اس کی عکاسی توانائی کے تبادلوں کی تیز رفتار کارکردگی سے بھی ہوئی: سیل نے اگلی روشنی کے لیے 19.8% اور پچھلی روشنی کے لیے 10.9% کی قدریں حاصل کیں جنہیں فریبرگ، جرمنی میں فرون ہوفر انسٹی ٹیوٹ برائے سولر انرجی سسٹمز (ISE) نے آزادانہ طور پر تصدیق کی تھی۔ شیشے کے سبسٹریٹ پر ایک ہی سیل۔

ٹیم نے پہلی بار، ایک لچکدار پولیمر سبسٹریٹ پر دو طرفہ CIGS سولر سیل بنانے میں بھی کامیابی حاصل کی، جو کہ ان کے ہلکے وزن اور لچک کی وجہ سے - ممکنہ ایپلی کیشنز کے سپیکٹرم کو وسیع کرتا ہے۔

آخر میں، محققین نے دو فوٹو وولٹک ٹیکنالوجیز - CIGS اور پیرووسکائٹ سولر سیلز کو ملا کر ایک بائفسیل ٹینڈم سیل تیار کیا۔

تیواری کے مطابق، بائی فیشل سی آئی جی ایس ٹیکنالوجی میں توانائی کے تبادلوں کی افادیت کو 33 فیصد سے زیادہ حاصل کرنے کی صلاحیت ہے، جو مستقبل میں پتلی فلم کے شمسی خلیوں کے لیے مزید مواقع فراہم کرتی ہے۔ تیواری اب بڑے پیمانے پر ٹیکنالوجی کی ترقی اور اس کی صنعتی تیاری کو تیز کرنے کے لیے پورے یورپ میں کلیدی لیبز اور کمپنیوں کے ساتھ ایک مشترکہ کوشش قائم کرنے کی کوشش کر رہے ہیں۔

ٹیگز: ایمپا لچکدار CIGS

ملاحظہ کریں: www.nature.com/articles/

ملاحظہ کریں: www.empa.ch

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو بلاک چین۔ Web3 Metaverse Intelligence. علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://www.semiconductor-today.com/news_items/2022/dec/empa-161222.shtml