خلية شمسية بظهر شفاف سريع
عادةً ما تلتقط الخلية الشمسية الضوء بجانب واحد، وفي الخلف توجد ركيزة معدنية صلبة. هنا، صُنع الجدار الخلفي من مادة موصلة شفافة - أكسيد الإنديوم مع القصدير. الضوء الذي لا تمتصه الخلية يمر عبرها. يمكن وضع هذه الخلية كطبقة ثانية في الأعلى: الأولى ستأخذ الجزء الأزرق من الطيف، والسفلى ستأخذ الجزء الأحمر، مثل منخلين موضوعين واحدًا خلف الآخر.
مادة الخلية هي مركب من النحاس والإنديوم والغاليوم والكبريت. عرض نطاقها المحظور (المسافة التي يجب أن يقفزها الإلكترون لتوليد تيار) هو 1.6 إلكترون فولت. هذا مناسب تمامًا للطابق العلوي: فهو شفاف للضوء الأحمر ولكنه يلتقط الأزرق جيدًا. لتحسين أداء الخلية، يُضاف الصوديوم - نفس العنصر الموجود في ملح الطعام. يملأ الصوديوم العيوب في البلورة، مثلما يسد المعجون الشقوق في الجدار، فيتدفق التيار بحرية أكبر.
عند درجة حرارة النمو المرتفعة (630 درجة مئوية)، تصبح البلورات أكثر انتظامًا، وتتوهج الخلية تحت الأشعة فوق البنفسجية بمئة مرة أكثر سطوعًا - مما يعني فقدان طاقة أقل دون فائدة. عند الحدود مع التماس الشفاف، تتشكل طبقة رقيقة من أكسيد الغاليوم. تعمل مثل تلميع الأثاث الخشبي: تغلق المسام وتمنع الإلكترونات من الالتصاق عند الحافة. ولكن إذا كانت هذه الطبقة سميكة جدًا، فإنها تبدأ في إعاقة التيار، مثل طبقة سميكة جدًا من الورنيش تمنع فتح الدرج. يحل التماس الخلفي الرقيق هذه المشكلة.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2604.05837
Wide-gap Cu(In,Ga)S2 solar cells with In2O3:Sn (ITO) as transparent back contact are evaluated for the application as top cells in tandem devices. The effect of Na on the solar cell performance is investigated by supplying additional Na by NaF co-evaporation or exclusively by Na diffusion from glass. An efficiency of 12.7% is achieved for a semitransparent solar cell with a band gap of 1.6 eV, with sufficient Na diffusion from glass only, allowed by a thin ITO layer. Absorber grown with additional NaF co-evaporation during Cu(In,Ga)S2 growth on thicker ITO show a comparable efficiency of 12%. High temperature growth at Tsub = 630{\deg}C enhances overall absorber quality and results in wide-gap absorbers, with photoluminescence quantum yield improved to 1.5 x 10-5, two orders of magnitude higher than absorber grown at low temperature. NaF co-evaporation is effective in suppressing deep defects, thereby reducing non-radiative recombination and enhancing photoluminescence quantum yield further. A GaOx interfacial layer is formed at the rear contact, likely contributing to the passivation of the back contact. With the presence of thick GaOx layer, current blocking effects are visible in the current-voltage curves. On the contrary, a thinner ITO tends to result in thinner GaOx layer and no current blocking is observed.
أكسيد الإنديوم مع القصدير هو نفس الموصل الشفاف الذي يعمل في شاشات الهواتف الذكية: فهو يوصل التيار لكنه لا يمنع رؤية الصورة.