الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة هي الجيل الثاني من الألواح الشمسية ، والتي يتم تصنيعها عن طريق ترسيب طبقة واحدة أو أكثر من مواد امتصاص الفوتون الكهروضوئي على ركائز مثل الزجاج أو البلاستيك أو المعدن. تتميز خلايا الأغشية الرقيقة بأنها رقيقة جدًا ، ويتراوح سمكها عادةً من بضعة نانومترات إلى عشرات الميكرونات ، مما يجعل الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة مرنة وخفيفة الوزن. نظرًا لمرونتها العالية ، يمكن استخدام خلايا الأغشية الرقيقة في بناء الخلايا الكهروضوئية المتكاملة والمواد الزجاجية الضوئية شبه الشفافة.
هناك أربعة أنواع من الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة ، بما في ذلك تيلورايد الكادميوم (CdTe) ، سيلينيد الإنديوم الغاليوم النحاسي (CIGS) ، السيليكون غير المتبلور (a-Si) ، زرنيخيد الغاليوم (GaAs).
الكادميوم تيلورايد (CdTe)
CdTe هي أكثر تقنيات الطاقة الشمسية ذات الأغشية الرقيقة شيوعًا ، حيث تمثل حوالي 50 ٪ من سوق الألواح ذات الأغشية الرقيقة. إنها غير مكلفة لإنتاجها وتركيبها ، ويمكن لألواح CdTe أن تمتص الضوء بشكل أفضل من الألواح التقليدية ، والوحدات ذات كفاءة متوسطة تبلغ 17٪ وبحد أقصى 22.1٪.
النحاس الإنديوم جاليوم سيلينيد (CIGS)
تستخدم خلايا الأغشية الرقيقة CIGS ماصات مصنوعة من النحاس والإنديوم والغاليوم والسيلينيوم (CIGS) بكفاءات معملية تزيد عن 20٪. يستخدمون كميات أقل من الكادميوم ، والذي تستخدمه بعض الشركات بدلاً من الزنك ، مما يجعله خيارًا صديقًا للبيئة. ومع ذلك ، فإن هذه الألواح باهظة الثمن ، مما يجعل من الصعب التنافس مع ألواح السيليكون أو CdTe التقليدية.
السيليكون غير المتبلور (أ- سي)
السيليكون غير المتبلور (a-Si) هو تآصل غير متبلور من السيليكون وهو إلى حد بعيد أكثر تقنيات الأغشية الرقيقة تطوراً. يعد السيليكون ذو الأغشية الرقيقة بديلاً عن السليكون البلوري التقليدي (أو السائب). كما أنها تدوم لفترة أطول من ألواح CdTe و CIGS ، وتتطلب مادة سيليكون أقل بكثير من الألواح التقليدية. يمكن أن تنحني ألواح A-Si ، مما يجعلها أقل عرضة للتشققات.
زرنيخيد الغاليوم (GaAs)
زرنيخيد الغاليوم (GaAs) ، أشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة المباشرة III-V ، هو مادة شائعة جدًا للخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة أحادية البلورة. تعد الخلايا الشمسية GaAs واحدة من أفضل الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة أداءً نظرًا لمقاومتها الحرارية الممتازة وكفاءتها العالية. هذا هو الخيار الأفضل إذا كنت ترغب في تحسين كفاءة الطاقة الشمسية ذات الأغشية الرقيقة. تبلغ سعة الوحدات الكهروضوئية 28.8٪ ولكنها أيضًا باهظة الثمن.
تشمل الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة خلايا شمسية بدون إطار. إنها سهلة التصنيع ومرنة وخفيفة الوزن. بالإضافة إلى ذلك ، هذه اللوحات أسهل في التثبيت وتستغرق العملية وقتًا أقل. يمكن تكييفها لبناء الخلايا الكهروضوئية المتكاملة (BIPV) ، وتطبيقات الأسطح والبحرية ، والتطبيقات المحمولة ، إلخ.
مع مزيد من البحث والإنجازات في الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة ، يمكن تكييف التكنولوجيا مع المزيد من التطبيقات في المستقبل ومن المرجح أن تزيد القيمة السوقية ليس فقط في التطبيقات واسعة النطاق ، ولكن أيضًا في المناطق التجارية والسكنية الصغيرة في المستقبل 10 سنوات .