سلول خورشیدی فیلم نازک (thin-film solar cell)

[P O U R I A]

سلول خورشیدی فیلم نازک (thin-film solar cell) نسل دوم از سلول‌های خورشیدی (solar cells) است که با رسوب یک یا چند لایه نازک یا فیلم نازک (TF) از مواد فتو ولتاییک بر روی یک زیرلایه مانند شیشه، پلاستیک یا فلز ساخته می‌شود. سلول‌های خورشیدی فیلم نازک تکنولوژی‌های تجاری مختلفی دارند؛ از جمله تلورید کادمیوم (cadmium telluride) یا CdTe، دیزلنید گالیم ایندیم مس (copper indium gallium diselenide) یا CIGS و سیلیکون غیر بلوری فیلم نازک (amorphous thin-film silicon) یا a-Si یا TF-Si.
ضخامت فیلم‌ها از چند نانومتر تا ده میکرومتر (میکرون) متغیر است، که بسیار نازک‌تر از تکنولوژی رقیب فیلم نازک یعنی سلول خورشیدی سیلیکون کریستالی (crystalline silicon solar cell) یا c-Si نسل اول است که از ویفرهای تا 200 میکرومتر استفاده می‌کند. این به سلول‌های فیلم نازک اجازه می‌دهد که انعطاف‌پذیر، سبک‌تر و دارای اصطکاک کم‌تر باشند. سلول‌های خورشیدی فیلم نازک در ساخت فتوولتاییک یک‌پارچه ساختمانی (building integrated photovoltaics) و به عنوان شیشه نیمه شفاف فتوولتاییک به صورت لایه‌ای بر روی پنجره استفاده می‌شوند.

پنل‌های صلب CdTe​

لمینیت‌های فیلم نازک روی بام​

 

[P O U R I A]

تکنولوژی فیلم نازک نسبت به از تکنولوژی c-Si معمولی همواره ارزان‌تر اما با راندمان کم‌تر بوده است. البته تکنولوژی فیلم نازک به طور قابل توجهی در طول سال‌ها بهبود یافته است. در حال حاضر راندمان آزمایش‌گاهی سلول خورشیدی CdTe و ClGS فراتر از 21 درصد است که بیش از سیلیکون چند کریستالی می‌باشد؛ ماده‌ای که در حال حاضر در سیستم‌های فتوولتاییک خورشیدی (solar PV systems) استفاده می‌شود. تست عمر شتاب‌یافته ماژول‌های فیلم نازک در شرایط آزمایشگاهی، تخریب نسبتا سریع‌تری را نسبت به فتوولتاییک معمولی نشان می‌دهد؛ در حالی که از آن انتظار عمر 20 ساله یا بیش‌تر می‌رود. با وجود این پیشرفت‌ها، سهم بازار از فیلم نازک هرگز در دو دهه گذشته به بیش از 20 درصد نرسیده است و بلکه در سال‌های اخیر به حدود 9 درصد از تاسیسات فتوولتاییک در سراسر جهان رو به کاهش گذاشته است.

لمینیت فیلم نازک در حال نصب بر روی بام​

 

[P O U R I A]

مواد مورد استفاده در سلول‌های خورشیدی فیلم نازک
تکنولوژی‌های فیلم نازک میزان مواد فعال در یک سلول را کاهش می‌دهند. بیش‌تر مواد فعال بین دو شیشه ساندویچ می‌شوند. از آن‌جا که پانل‌های خورشیدی سیلیکونی از یک صفحه شیشه‌ای استفاده می‌کنند، پانل‌های فیلم نازک حدود دو برابر سنگین‌تر از پانل‌های سیلیکون کریستالی هستند. بیش‌تر پانل‌های فیلم نازک 2 تا 3 درصد راندمان کم‌تری نسبت به سیلیکون کریستالی دارند. سه تکنولوژی فیلم نازک که اغلب برای کاربرد در فضای باز استفاده می‌شود عبارت‌اند از:

• کادمیوم تلورید (cadmium telluride) یا CdTe
• دیزلنید گالیم ایندیم مس (copper indium gallium diselenide) یا CIGS
• سیلیکون غیر تبلوری (amorphous silicon) یا a-Si.

لایه‌های یک سلول خورشیدی فیلم نازک​

لمینیت‌های فیلم نازک روی بام​

​

سلول خورشیدی CIGS روی یک صفحه انعطاف‌پذیر​