خلية شمسية بظهر شفاف سريع

الأصل: "Near 13% efficient semitransparent Cu(In,Ga)S2 solar cells with band gap of 1.6 eV on transparent back contact"
arXiv:2604.05837 · 2026-04-07 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
التماس الخلفي الشفاف يساعد خلية شمسية واحدة على التقاط أضواء بألوان مختلفة.

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.

التماس الشفاف الرقيق سمح للصوديوم بالتسرب من الزجاج العادي للركيزة - لم تكن هناك حاجة لإضافة إضافية، ووصلت الكفاءة إلى 12.7%.

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.

أكسيد الإنديوم مع القصدير هو نفس الموصل الشفاف الذي يعمل في شاشات الهواتف الذكية: فهو يوصل التيار لكنه لا يمنع رؤية الصورة.

العلماء
Ludwig BoltzmannKlaus von KlitzingLev LandauJohn BardeenWilliam Borucki
المفاهيم
خلية شمسية بيروفسكايت خلية شمسية بطارية صوديوم