رکوردشکنی سلول خورشیدی لونگی: انتشار جزئیات فنی راندمان ۲۷.۸۱ درصدی در مجله نیچر

رکورد جهانی جدید در تبدیل انرژی خورشیدی

شرکت چینی لونگی، تولیدکننده پیشرو پنل‌های خورشیدی، که پیش‌تر در سال ۲۰۲۵ رکورد جهانی راندمان سلول‌های خورشیدی را شکسته بود، اکنون جزئیات فنی این دستاورد بزرگ را در مجله علمی معتبر نیچر منتشر کرده است. این سلول هیبریدی با اتصال پشتی به هم پیوسته (HIBC) با دستیابی به راندمان حیرت‌انگیز ۲۷.۸۱ درصد، گامی بلند در جهت تحقق پتانسیل کامل انرژی خورشیدی برداشته است.

دستیابی به حداکثر راندمان در سلول‌های خورشیدی یک هدف حیاتی است. در حالی که سلول‌های استاندارد معمولاً تا ۲۶ درصد از نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند، این تحقیق جدید فناوری فتوولتائیک را به مرزهای فیزیکی آن نزدیک‌تر می‌کند. برای یک سلول سیلیکونی تک اتصالی، حد بالایی کمی کمتر از ۳۰ درصد است، در حالی که سقف نظری، که به عنوان حد شاکلی-کویسر شناخته می‌شود، ۳۳.۷ درصد تعیین شده است.

غلبه بر چالش ضریب پر شدن (FF)

یکی از بزرگترین موانع در بهبود راندمان سلول‌های خورشیدی، ضریب پر شدن (FF) است. این ضریب نشان‌دهنده عملکرد یک سلول خورشیدی بوده و بیان می‌کند که چه مقدار از توان تئوری قابل تولید، به برق قابل استفاده تبدیل می‌شود. ضریب تبدیل پایین نشان‌دهنده اتلاف برق در داخل سلول است که عمدتاً به دلیل مقاومت بالا در سیم‌کشی یا فرآیندی به نام نوترکیبی (برخورد ذرات حامل برق) رخ می‌دهد.

محققان لونگی توانستند بر این چالش غلبه کنند و راهکاری را در قالب یک سلول هیبریدی با دو نوآوری اصلی ارائه دهند:

نوآوری‌های کلیدی برای افزایش راندمان

• نوآوری اول: طراحی کنتاکت‌های پشتی پیشرفته. کنتاکت‌های پشتی، ترمینال‌های الکتریکی هستند که جریان را از سلول جمع‌آوری می‌کنند. تیم تحقیقاتی با استفاده از لیزر، ماده کنتاکت را کریستالی کردند. این فرآیند باعث ایجاد مسیرهای سریع و رسانا برای جریان برق شد که در نتیجه، مقاومت کاهش یافته و ضریب پر شدن به طور قابل توجهی بهبود یافت.
• نوآوری دوم: فناوری لبه غیرفعال درجا (iPET). این نوآوری شامل یک عملیات سطحی پیشرفته و فناوری iPET بود. هدف اصلی این تکنیک سرکوب نوترکیبی، به ویژه در لبه‌های سلول، بود که منجر به پایداری و کارآمدی بیشتر سلول می‌شود.

تأیید مستقل و نتایج رسمی

این سلول جدید به طور مستقل توسط موسسه تحقیقات انرژی خورشیدی هاملین آلمان (ISFH) تحت شرایط آزمایشگاهی دقیق آزمایش و تأیید شد. نتیجه این آزمایش‌ها، راندمان انرژی ۲۷.۸۱٪ و ضریب پرشدگی ۸۷.۵۵٪ را نشان داد.

محققان در مقاله خود اظهار داشتند: «این نوآوری‌ها، پیشرفت‌های تجربی و نظری را به سمت فتوولتائیک‌های سیلیکونی مقیاس‌پذیر و با راندمان بالا فراهم می‌کنند.»

گام‌های بعدی برای تولید انبوه

دانشمندان لونگی در حال حاضر بر بهبود بیشتر اتصالات الکتریکی سلول متمرکز هستند تا مقاومت را کاهش دهند. همچنین، بهینه‌سازی فرآیند لیزر برای مقیاس‌پذیری این تکنیک جهت تولید انبوه، از گام‌های بعدی این شرکت برای تجاری‌سازی این فناوری پیشرفته خواهد بود.