ماخذ: Energy.gov
بیک گراؤنڈ
اعلی کارکردگی والی ملٹیجیکشن ڈیوائسز متعدد بینڈ گیپس ، یا جنکشنز استعمال کرتی ہیں ، جو شمسی خلیوں کے ایک مخصوص علاقے کو جذب کرنے کے لed ترتیب دیتی ہیں تاکہ شمسی خلیات کی تشکیل کی جاسکتی ہے جو 45 فیصد سے زیادہ ریکارڈ کی استعداد رکھتے ہیں۔ زیادہ سے زیادہ نظریاتی کارکردگی جو ایک سنگل بینڈ گیپ شمسی سیل غیر مرتکز سورج کی روشنی کے ساتھ حاصل کرسکتا ہے ، اس کی بنیادی وجہ شمسی توانائی سے خارج ہونے والے فوٹوون کی وسیع تر تقسیم ہے۔ یہ محدود کارکردگی ، جسے شاکلی کوئزسر کی حد کہا جاتا ہے ، اس حقیقت سے پیدا ہوتا ہے کہ شمسی خلیوں کی اوپن سرکٹ وولٹیج (ووک) جذب کرنے والے مادے کے بینڈ گیپ کے ذریعہ محدود ہے اور یہ کہ بینڈ گیپ کے نیچے توانائی کے حامل فوٹون جذب نہیں ہوتے ہیں۔ جن فوٹوگان میں بینڈ گیپ سے زیادہ توانائی ہوتی ہے وہ جذب ہوجاتے ہیں ، لیکن بینڈ گیپ سے زیادہ توانائی حرارت کی طرح کھو جاتی ہے۔
ملjunیجنکشن ڈیوائسز اعلی توانائی والے فوٹونوں کو جذب کرنے کے ل a ایک اعلی بینڈ گیپ ٹاپ سیل کا استعمال کرتے ہیں جبکہ کم توانائی والے فوٹوونز کو گزرنے دیتے ہیں۔ اس کے بعد تھوڑا سا کم بینڈ گیپ والا مادہ اونچی بینڈ گیپ جنکشن کے نیچے رکھ دیا جاتا ہے تاکہ روشنی کو تھوڑا کم توانائی (لمبائی طول موج) کے ساتھ جذب کیا جا.۔ عام ملٹیجکشن سیل دو یا دو سے زیادہ جذب کرنے والے جنکشن کا استعمال کرتے ہیں ، اور جنکشن کی تعداد کے ساتھ نظریاتی زیادہ سے زیادہ کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے۔ ملjunیجنکشن ڈیوائسز کی ابتدائی تحقیق میں متواتر ٹیبل کے III اور V کالموں جیسے گیلیم انڈیم فاسفیٹ (گا آئی این پی) ، گیلیم انڈیم آرسنائڈ (گا آئی این اے) ، اور گیلیم آرسنائڈ (گا اے ایس) جیسے عناصر پر مشتمل سیمیکمڈکٹروں کی خصوصیات کا فائدہ ہوا۔ III-V سیمک کنڈکٹر استعمال کرنے والے تھری جنکشن ڈیوائسز نے سنجیدہ سورج کی روشنی کا استعمال کرتے ہوئے 45٪ سے زیادہ کی صلاحیتوں کو پہنچا ہے۔ اس فن تعمیر کو دیگر شمسی سیل ٹیکنالوجیز میں بھی منتقل کیا جاسکتا ہے ، اور سی آئی جی ایس ، سی ڈی سی ، سلیکن ، نامیاتی مالیکیولز اور دیگر مواد سے بنے ملٹی ملکشن سیلز کی تفتیش کی جارہی ہے۔
ماضی میں ملٹی جنکشن ڈیوائسز بنیادی طور پر خلا میں استعمال ہوتی رہی ہیں ، جہاں ہلکا پھلکا بجلی پیدا کرنے پر ایک پریمیم لگا ہوا ہے ، جو نسبتا high زیادہ لاگت والی شمسی ٹیکنالوجی کے استعمال کی اجازت دیتا ہے۔ علاقائی ایپلی کیشنز کے لئے ، ان سیمیکمڈکٹر ذیلی ذیلی جگہوں کی اعلی قیمتیں (مثال کے طور پر سلیکن کے مقابلے میں) ، توجہ مرکوز نظریات کا استعمال کرکے آفسیٹ کیا جاسکتا ہے ، موجودہ نظاموں میں بنیادی طور پر فریسنل لینسوں کا استعمال کرتے ہوئے۔ ارتکاز نظریات شمسی سیل پر روشنی کے واقعات کی مقدار میں اضافہ کرتے ہیں ، اس طرح زیادہ بجلی کی پیداوار کا باعث بنتے ہیں۔ ارتکاز نظریات کے استعمال کے لئے دوہری محور کے سورج سے باخبر رہنے کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے ، جو نظام کی قیمت کے مطابق ہونا چاہئے۔
ریسرچ کی سمت
اگرچہ ملٹجینج III-V خلیوں میں مسابقتی ٹکنالوجیوں کے مقابلے میں اعلی صلاحیت موجود ہے ، لیکن ایسے گھریلو شمسی خلیات موجودہ گھڑنے والی تکنیکوں اور مواد کی وجہ سے کافی زیادہ مہنگے ہیں۔ لہذا ، فعال تحقیقی کوششوں کو ہدایت کی جاتی ہے کہ ان شمسی خلیوں کے ذریعہ پیدا ہونے والی بجلی کی لاگت کو کم کیا جائے جیسے نقطہ نظر کے ذریعہ نئے سبسٹراٹی میٹریلز ، جاذب مواد اور جعلی تکنیک تیار کرنا۔ کارکردگی میں اضافہ؛ اور ملٹی جنکشن تصور کو دوسری پی وی ٹیکنالوجیز تک بڑھانا۔ مزید برآں ، اس طرح کے شمسی خلیوں کی لاگت کی وجہ سے ، باخبر رہنے اور حراستی کے لئے قابل اعتماد کم لاگت حل تیار کرنا بھی ملٹی جنکشن سیلز کا استعمال کرتے ہوئے پی وی سسٹم کے لئے لاگت میں کمی کی حمایت کرنے کے لئے تحقیق کے سرگرم شعبے ہیں۔
ایوارڈز اور ان منصوبوں کے بارے میں مزید جانیں جو اعلی کارکردگی III-V خلیوں میں شامل ہیں۔
اوہائیو اسٹیٹ یونیورسٹی: کولمبس کیمپس (فوٹو وولٹیکس ریسرچ اینڈ ڈویلپمنٹ)
ایریزونا اسٹیٹ یونیورسٹی (فوٹو وولٹیکس ریسرچ اینڈ ڈویلپمنٹ)
یونیورسٹی آف اوریگون (فوٹو وولٹیکس ریسرچ اینڈ ڈویلپمنٹ: شمسی توانائی میں چھوٹے جدید منصوبے)
ساؤتھ ڈکوٹا اسکول آف مائن اینڈ ٹکنالوجی (فوٹو وولٹیکس ریسرچ اینڈ ڈویلپمنٹ: شمسی توانائی میں چھوٹے جدید منصوبے)
ایریزونا اسٹیٹ یونیورسٹی (فوٹو وولٹیکس ریسرچ اینڈ ڈویلپمنٹ: شمسی توانائی میں چھوٹے جدید منصوبے)
NLiten Energy (فوٹو وولٹیکس ریسرچ اینڈ ڈویلپمنٹ: شمسی توانائی میں چھوٹے جدید منصوبے)
کیلیفورنیا یونیورسٹی ، برکلے (اگلی نسل فوٹو وولٹیکس II پراجیکٹس)
کیلیفورنیا انسٹی ٹیوٹ آف ٹکنالوجی (نیکسٹ جنریشن فوٹو وولٹیکس II پراجیکٹس)
نارتھ کیرولائنا اسٹیٹ یونیورسٹی (سیل کی استعداد کار کو آگے بڑھانے کا بنیادی پروگرام)
قومی قابل تجدید توانائی لیبارٹری (سیل کی استعداد کار کو آگے بڑھانے کا بنیادی پروگرام)
اوہائیو اسٹیٹ یونیورسٹی (سیل کی استعداد کار کو آگے بڑھانے کا بنیادی پروگرام)
ہیوسٹن یونیورسٹی (نیکسٹ جنریشن فوٹو وولٹیکس 3 پروجیکٹس)
قومی قابل تجدید توانائی لیبارٹری (اگلی نسل فوٹو وولٹیکس 3 منصوبے)
فوائد
ملٹیجنکشن III-V شمسی خلیوں کے فوائد میں شامل ہیں:
سپیکٹرم ملاپ: اعلی کارکردگی والے خلیات (> 45٪) شمسی اسپیکٹرم کے حصوں کو ملا کر مخصوص گھڑنے والی مخصوص پرتوں کے ساتھ مخصوص بینڈ گیپس باندھے جا سکتے ہیں۔
کرسٹل ڈھانچہ: III-V سیمیکمڈکٹرز کے مختلف مجموعے میں سولر خلیوں کے لئے اسی طرح کے کرسٹل ڈھانچے اور مثالی خصوصیات ہیں ، جس میں لمبی ایکسٹیٹن بازی کی لمبائی ، کیریئر کی نقل و حرکت ، اور مطابقت پذیری جذب اسپیکٹرا شامل ہیں۔
پروڈکشن
روایتی ملٹیجیکشن III-V خلیوں کو ایک epitaxial یک سنگی اسٹیک میں جمع کیا جاتا ہے جس کے ساتھ سرنگ جنکشن کے ذریعہ سیریز میں منسلک ہوتے ہیں۔ ماد constی رکاوٹوں کے نتیجے میں یک سنگی اسٹیک میں ملjunیجنکشن سیل کی تشکیل ، اور اس طرح کے آلات کی تزئین و آرائش کی سہولت فراہم کی جاتی ہے اگر سبسلز کی انفرادی پرتیں جوہری جوہری پوزیشن کے مطابق ہوں اور جاٹیز میچ ہوں۔ جاٹلیس کے ملاپ کا یہ فائدہ اسی لئے ہے کہ جی ، جو کہ کچھ III-V مرکب دھات سے ملایا گیا ہے ، روایتی طور پر ایم جے میں سبسٹریٹ اور تنگ بینڈ گیپ سیل کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔ ویفر بانڈنگ یا میٹامورفک بفر پرتوں کا استعمال کرتے ہوئے اضافی پیچیدگی کے ساتھ جالی سے ملنے والی حدود پر قابو پایا جاسکتا ہے۔
سرنگ جنکشن پرت انتہائی ڈوپڈ پی ++ اور این ++ تہوں کے انٹرفیس کے ذریعہ بنائی گئی ہے۔ ان تہوں کے تعامل کے نتیجے میں جگہوں پر تنگ جگہ چارج خطرہ ہوتا ہے ، جس سے موجودہ حصے کو سب سکیلوں کے درمیان بہنا پڑتا ہے۔ اونچی بینڈ گیپ پرتیں ، جسے ونڈو پرت اور بیک سرفیس فیلڈز کے نام سے جانا جاتا ہے ، کو سبسیل اور ٹنل جنکشن کے مابین انٹرفیس میں سطح کی ریاستوں کو منتقل کرنے میں شامل کیا جاسکتا ہے ، اگر وہ رکھی گئی تو ، کیریئرز کو پھنس سکتی ہے اور بحالی کی رفتار کو تیز کرسکتی ہے۔
اگر سبسلز سیریز میں جڑے ہوئے ہیں تو ، سبیل جو سب سے چھوٹے موجودہ کو چلاتا ہے اس سے زیادہ سے زیادہ موجودہ کی حد ہوتی ہے جو آلہ کے ذریعے بہہ سکتا ہے۔ لہذا ، سبسیلز کے موجودہ ٹیوننگ پر کافی کوشش کی گئی ہے۔ سبسیلس کے مابین لیمینیسینٹ جوڑے موجودہ ڈیزائن کے کچھ تقاضوں کو آرام کر سکتے ہیں۔
ملجویشن III-V شمسی خلیوں کو مالیکیولر بیم epitaxy (MBE) تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے گھڑا جا سکتا ہے ، لیکن بڑے دھاتی نامیاتی کیمیائی-بخار جمع (MOCVD) ری ایکٹروں میں جعلی سازی GaInP / GaInAs / Ge آلات کی تجارتی پیمانے پر پیداوار کے لئے خاص ہے۔ ہائڈروجن کیریئر گیس میں ٹرائیمتھائلگیلیم (گا (CH3) 3) ، ٹرائیمتھائلینڈیم (InC3H9) ، آرسین (AsH3) ، اور فاسفین (پی ایچ 3) سے پرتیں اگائی جاسکتی ہیں اور ڈوپینٹ جیسے ہائیڈروجن سیلینائڈ (H2Se) ، سیلین (SiH6) ، اور ڈائیٹل زنک ((C2H5) 2Zn)۔ توجہ مرکوز کرنے والے آپٹکس کا استعمال انفرادی خلیوں کو بہت چھوٹا بننے کی اجازت دیتا ہے times بعض اوقات ، پنسل کے نوک کے سائز کی طرح چھوٹے۔ لہذا ، یہ تکنیک ایک ہی بیچوں میں سیکڑوں شمسی خلیوں کو اگانے کی اجازت دیتی ہے۔ خلیوں کی جسامت کو مزید کم کرنے اور ایک ہی وافر سے پیدا ہونے والے خلیوں کی تعداد بڑھانے کے لئے تحقیق کی جارہی ہے ، جس سے فی سیل لاگت کم کرنے میں مدد ملے گی۔