ساخت سلول خورشيدي توسط شرکت ژاپني
اين روزها پنل‌هاي خورشيدي از هر زمان ديگري ارزان‌تر هستند؛ اما نصب آن‌ها براي کاربران خانگي هزينه‌بر است. هر چقدر پنل خورشيدي بهينه‌تر باشد، هزينه‌ي نصب خود را سريع‌تر برمي‌گرداند. بنابراين ساخت پنل‌هايي که در تبديل نور خورشيد به الکتريسيته بهتر عمل مي‌کنند، از تمرکزهاي اصلي پژوهش و توسعه‌ي خورشيدي است.
سلول‌هاي سيليکوني که يک پنل خورشيدي را مي‌سازند، ميزان بازده ۲۹ درصد دارند که تاکنون اين عدد دست‌نيافتني بوده است. نرخ بازده تجربي در حدود ۲۰ درصد براي پنل‌هاي خورشيدي تجاري بسيار خوب محسوب مي‌شود. اما پژوهشگران شرکت کانکا، توليد‌کننده‌ي ژاپني مواد شيميايي، سلولي با نرخ تبديل نور ۲۶.۳ درصد ساخته‌اند که رکورد قبلي ۲۵.۶ را مي‌شکند. همين ۲.۷ درصد افزايش بهره‌وري، قدمي بسيار بزرگ در فناوري سلول خورشيدي تجاري محسوب مي‌شود.
پژوهشگران در مقاله‌شان در مجله‌ي Nature Energy، اشاره کرده‌اند که آن‌ها موفق شده‌اند بازده سلول خود را به ۲۶.۶ درصد برسانند. اين نتايج توسط آزمايشگاه ملي انرژي‌هاي تجديدپذير به رسميت شناخته شده‌اند.
پژوهشگران در اين مقاله، روند ساخت سلول خورشيدي را تشريح کرده‌اند. آن‌ها سلولي با مساحت ۱۸۰.۴ متر مربع را با استفاده از فيلم‌هاي نازک و باکيفيت ساخته‌اند. به عبارت ديگر، لايه‌اي از سيليکون داخل سلول قرار داده‌اند تا به اين ترتيب گپ‌هاي پيوندي را در محل‌هايي که الکترون‌ها در آن وجود ندارند، کاهش دهند. کنترل اتصال‌هاي ناهمگن، به‌عنوان روشي شناخته‌شده بين سازندگان سلول‌هاي خورشيدي محسوب مي‌شود. پاناسونيک از آن‌ها استفاده مي‌کند و احتمالا در نيروگاه شهر خورشيدي در بوفالو توسط تسلا نيز از آن‌ها استفاده مي‌شود. کانکا تکنيک‌هاي اتصال ناهمگن مختص به خود دارد.
پژوهشگران کانکا براي اين سلول خورشيدي رکوردشکن، الکترودهايي با مقاومت پايين در جلوي سل قرار داده‌اند که باعث مي‌شود تعداد فوتون‌هاي جذب‌شده افزايش يابد. همان‌طور که در بقيه‌ي سلول‌هاي خورشيدي معمول است، آن‌ها جلوي سلول را با لايه‌اي از سيليکون آمورف (فاقد شکل مشخص) و لايه‌ي ضد تابش پوشاندند تا از اين راه اجزاي سلول را محافظت کنند و فوتون‌ها را به‌صورت بهينه‌تري جمع کنند.
پژوهشگران کانکا پس از توصيف معماري سلول، اتلاف انرژي را که مانع از رسيدن سلول به بازده ايده‌آل ۲۹ درصد مي‌شود، مورد تحليل قرار دادند. انجام اين کار به کساني که در آينده اقدام به ساخت سلول‌هاي خورشيدي کنند، کمک مي‌کند سلول‌هايشان را در جهت رسيدن به بازده ايده‌آل بهينه کنند. پژوهشگران کانکا تخمين مي‌زنند که بازده کل، به ميزان ۰.۵ درصد به دليل مقاومت، ۱ درصد به دليل اتلاف نوري (روش دريافت نور توسط سلول) و ۱.۲ درصد به دليل اتلاف ترکيب‌هاي بيروني (در اين فرايند، الکترون به‌جاي آنکه در سيستم جريان پيدا کند، با ذره‌اي با بار مثبت ترکيب مي‌شود) کاهش يافته است.
در متن مقاله ذکر شده است که اين سلول خورشيدي با استفاده از فرايندهاي صنعتي قابل اجرا مانند دپوزيشن بخار شيميايي با استفاده از پلاسما (PECVD) که فيلم‌هاي نازک را از حالت گازي روي يک سطح جامد مي‌نشاند، ساخته‌اند.
نويسنده‌ي مقاله اشاره کرده است که کار بيشتري بايد براي تبديل اين سلول‌ها به پنل‌هاي خورشيدي تجاري انجام شود. پژوهش کانکا توسط سازمان توسعه‌ي انرژي‌هاي جديد و فناوري‌هاي صنعتي ژاپن (NEDO) بنيان گذاشته شد. کمپاني کانکا همکاري خود را با اين سازمان ادامه خواهد داد تا قيمت سلول‌هاي خورشيدي را تا سال ۲۰۳۰ به ۰.۰۶ دلار به ازاي هر کيلووات ساعت کاهش دهد.
