ملخص
تمثل هذه الدراسة جزاءاً مكملاً لعدد من الدراسات التي تم القيام بها محلياً في مجال الطاقة الشمسية مركزة أساساً على دراسة تفاصيل الإشعاع الشمسي فوق الجماهيرية العظمي وذلك انطلاقاً من قناعة مطلقة بما تمثله الطاقة الشمسية من أهمية للجماهيرية. وإلحاقاً بتلك الدراسات ونظرا لما تمثله االخلايا الشمسية من أهمية كأفضل وسيلة لاستغلال الطاقة الشمسية فقد كانت ولاتزال موضع اهتمام الباحثين في مختلف أنحاء العالم خصوصاً في المناطق التي تتعرض لجزء كبير منالاشعاع الشمسي على مدار السنة، كما هو الحال بالنسبة لبلادنا، وتسعي كل التجارب والأبحاث في هذا المجال أساسً إلي تحسين كفاءة هذه الخلايا والتي تحكم متغيرات عدة. يهدف هذا البحث إلى دراسة إمكانية تحسين كفاءة بعض أنواع الخلايا الشمسية بمعالجة أسطح الخلايا بنبضات من الليزر. حيث أن سطح الخلية الشمسية يحتوي على العديد من العيوب التي لها تأثير سلبي على الكفاءة، والمعالجة الحرارية، خاصة تلك التي تتم باستخدام الليزر، تغير بشكل كبير من الخواص الكهربية والبصرية لسطح الخلية لما تحدث من تغيرات عليه ومن ثم تؤثر بشكل مباشر على كفاءة الخلية. لدراسة هذا التأثير حصلنا على عينات من خلايا السيلكون أحادي البلورة، والتي تعتبر أهم الأنواع وأكثرها انتشاراَ، تم تصنيفها إلى مجموعتين. المجموعة A وتضم خلايا ذات تركيبمعلوم والمجموعة B وتضم خلايا تجارية مجهولة التركيب. لذلك تم إجراء بعض التحاليل الأولية على العينات B شملت حيود الأشعة السينية والتحليل الكيميائي وغيرها للحصول علي أكبرقدر من المعلومات حول تركيبها. في البدباية تم إجراءفحص مجهري لجميع العينات باستخدام المجهر الإلكتروني لمعرفة التركيب الدقيق لسطحها قبل المعالجة ومن تم قياس المنحني المميز للخلية (I-V characteristics)، والذي يعطي كافة المعلومات عن أدائها بما في ذلك كفاءة الخلايا، وتم القياس باستخدام منظومة أعدت لهذا الغرض لضمان الدقة، بعد المعالجة باستخدام ليزرNd-YAG أعيدت القياسات التي أجريت قبل المعالجة في نفس الظروف التي قيست فيها من فيل لغرض المقارنة. وعلى ضوء التغيرات التي طرات على المنحنيات المميزة لمختلف الخلايا المستخدمة يمكن الوصول إلى الاستنتاجات التالية: -يمكن استعمال ليزر Nd-YAG بنجاح لاستعادة كفاءة الخلايا الشمسية السيليكونية. -وصلت الزيادة النسبية في كفاءة الخلايا في هذا البحث أكثر من %44 بعد معالجتعا بالليزر. -أدت المعالجة الليزرية في بعض الحالات إلي نقص ملحوظ في المقاومة المتوالية مما يشير إلى تحسن في مقاومة التماس بين الموصلات المعدنية وسطح شبه الموصل. -أدت االمعالجة الليزرية في بعض الحالات إلي نقص ملحوظ في المقاومة المتولية مما يشير إلي تحسن في مقاومة التماس بين الموصلات المعدنية وسطح الشبه الموصل. -زيادة المقاومة المتوزاية في جميع الحالات يشير الي نقص نسبة الانخلاعات في التركيب البلوري نتيجة المعالجة بالليزر. -من الاليات المحتملة اثناء المعالجة، تفكك المركبات المتكونة علي شكل ترسبات في منطقة النضوب لتعود للعمل كعناصر تطعيم، هذا التأثير يؤدي الي نقص في المقاومة المتوالية وزيادة في المقاومة المتوزاية. - بالنظر الي العامل الاقتصادي فأن استعمال المعالجة الليزيرية للخلايا الشمسية في المجالات الأرضية يقتصر علي الخلايا ذات المساحات الصغيرة، بينما تكمن الأهمية العظيمة لهذه التقنية في التطبيقات الفضائية كالاقمار الصناعية والسفن الفضائية بالإضافة الي المحطات الفضائية في المستقبل، حيث تمثل المعالجة الليزيرية للالواح الشمسية، اثناء وجودها في المدار، افضل وسيلة لضمان بقاء مصدر الطاقة المستخدمة أطول زمن ممكن.
Abstract
The current work is complementray part to previous studies carried out by our group wich concentrated on solar radiation over Libya. Such effort came about from unrestricted conviction in the importance of solar energy for the society. Among the several alternative technologies for solar energy conversion, solar cells have unique and attractive features that make them the best way for solar energy utilization so far. So many studies have been curried out to improve the efficiency of the solar cell which is affected by many parameters. This is work aims at the possibility of improving the efficiency of used silicon solar cells by means of laser surface treatment. It is well known that the cell surface includes many defects that cause a decrease in the cell efficiency. Based on the fact that heat treatment, especially that achieved by a laser, causes submstantial changes in the physical properties of the treated material, such changes could directly affect the cell performance. To study this effect, two sets of single-crystalline silicon solar cells have been used. Set A, whose structure was known and set B which was commercial cells with unknown structure. Since we were unable to secure well-defined cells due to circumstances beyond our control, set B cells were submitted to preparatory analysis such as x-ray diffraction and EDS considering the economic factor, the laser regeneration of solar cells efficiency is rather costly at this time hence its usecould be limited to surfacesof small area. However it is of great importance in space applications such as orbiting man –made satellites and spaceships and future space station, where the laser treatment of the powergenerating solar panels while in orbit could be of major significance in the lifetime of the energy source used.