المصدر: britannica.com
الخلايا الشمسية CIGS ، بخلية سلينيوم السيلينيوم الغاليوم الإنديوم النحاسي الكامل ، جهاز فلطائي ضوئي رقيق يستخدم طبقات شبه موصلة من سيلينيد الغاليوم الإنديوم (CIGS) من النحاس لامتصاص أشعة الشمس وتحويلها إلى كهرباء. على الرغم من أن الخلايا الشمسية CIGS تعتبر في المراحل الأولى من التسويق التجاري على نطاق واسع ، إلا أنه يمكن إنتاجها باستخدام عملية لديها القدرة على تقليل تكلفة إنتاج الأجهزة الكهروضوئية. ومع تحسن أداء منتجات CIGS وتوحيدها وموثوقيتها ، فإن التكنولوجيا لديها القدرة على توسيع حصتها في السوق بشكل كبير ، وقد تصبح في نهاية الأمر تقنية "مدمرة". بالإضافة إلى ذلك ، وبالنظر إلى مخاطر استخراج الكادميوم واستخدامه ، فإن الخلايا الشمسية CIGS تقدم عددًا أقل من المخاوف الصحية والبيئية مقارنة بالخلايا الشمسية التي تنتجها تابلوريد الكادميوم والتي تتنافس معها.
تتميز الخلايا الشمسية CIGS بفيلم رقيق من سيلينيد الإنديوم النحاسي وسيلينايد النحاس الغاليوم وكمية ضئيلة من الصوديوم. يعمل فيلم CIGS كأشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة المباشرة ويشكل اختلاطًا متغايرًا ، حيث أن فجوات نطاق المواد المختلفة غير متساوية. يتم ترسيب الخلية الرقيقة على طبقة سفلية ، مثل زجاج الجير الصودا أو المعدن أو فيلم بولي أميد ، لتشكيل التلامس السطحي الخلفي. إذا تم اختيار مادة غير متصلة للمادة ، فإن معدنًا مثل الموليبدينوم يستخدم كموصل. يجب أن يكون الاتصال السطحي الأمامي قادراً على توصيل الكهرباء وأن يكون شفافاً للسماح للضوء بالوصول إلى الخلية. وتستخدم مواد مثل أكسيد القصدير الإنديوم ، وأكسيد الزنك المنزع ، أو ، في الآونة الأخيرة ، أفلام عضوية متقدمة تعتمد على الكربون النانوي الهندسي لتوفير ذلك الاتصال الأوموني.
تم تصميم الخلايا بحيث يدخل الضوء من خلال اتصال أوميتيك شفاف شفاف ويتم امتصاصه في طبقة CIGS. هناك تتشكل أزواج الإلكترون حفرة. تتشكل "منطقة نضوب" عند التجانس المتغاير للمواد من النوعين p و n من السطح المغلف بالكادميوم لخلية CIGS. الذي يفصل الإلكترونات عن الثقوب ويسمح لها بتوليد تيار كهربائي (انظر أيضًا خلية شمسية). في عام 2014 ، أنتجت التجارب المعملية كفاءة قياسية بلغت 23.2٪ بواسطة خلية CIGS مع بنية سطح معدلة. ومع ذلك ، فإن خلايا CIGS التجارية تتمتع بكفاءة أقل ، حيث تصل معظم الوحدات إلى حوالي 14٪ من التحويل.
أثناء عملية التصنيع ، يتم ترسيب أفلام CIGS على طبقة أساس بشكل متكرر في الفراغ ، إما باستخدام عملية التبخير أو التبخير. يتم ترسيب النحاس ، و الغاليوم ، و الإنديوم بدورها و يتم إدخالها ببخار سيلينيد ، مما ينتج عنه هيكل CIGS النهائي. يمكن أن يتم الترسيب دون فراغ ، وذلك باستخدام الجسيمات النانوية أو الطلي الكهربائي ، على الرغم من أن تلك التقنيات تتطلب المزيد من التطوير لتكون فعالة من الناحية الاقتصادية على نطاق واسع. يتم تطوير أساليب جديدة تشبه تقنيات الطباعة أكثر من تصنيع الخلايا الشمسية التقليدية من السيليكون. في عملية واحدة ، تضع الطابعة قطرات من الحبر شبه الموصلي على رقائق الألومنيوم. ترسب عملية الطباعة اللاحقة طبقات إضافية والاتصال الأمامي أعلى تلك الطبقة ؛ ثم يتم قطع رقائق في أوراق.
يمكن تصنيع الخلايا الشمسية CIGS على ركائز مرنة ، مما يجعلها مناسبة لمجموعة متنوعة من التطبيقات التي لا تتناسب معها الخلايا الفولتية الضوئية الحالية والمنتجات الصلبة الأخرى. على سبيل المثال ، توفر الخلايا الشمسية CIGS المرنة للمهندسين المعماريين مجموعة أكبر من الإمكانيات في التصميم والتصميم. الخلايا الشمسية CIGS هي أيضا جزء من وزن خلايا السيليكون ويمكن تصنيعها بدون زجاج لتكون مقاومة للكسر. يمكن دمجها في مركبات مثل المقطورات ، والطائرات ، والسيارات ، حيث تقلل درجة انخفاضاها مقاومة الهواء ولا تضيف وزنا كبيرا.
