فوٹو وولٹک ٹیکنالوجی کا ارتقائی راستہ: ال{{0} بی ایس ایف سے پیرووسکائٹ ٹینڈمز تک

فوٹو وولٹک انڈسٹری پچھلے پچاس سالوں میں ٹیکنالوجی کی وجہ سے بہت تیزی سے بدلی ہے۔ زیادہ کارکردگی، بجلی کی کم سطحی لاگت (یا LCOE)، اور بہتر پیداواری صلاحیت کی تلاش نے سولر سیل ٹیکنالوجی کی متعدد نسلوں کو جنم دیا ہے۔ سادہ کرسٹل لائن سلیکون ڈیزائن سے لے کر جدید ٹینڈم ڈھانچے تک، ہر نسل سائنسی ترقی اور صنعت کاروں کے درمیان جارحانہ مسابقت دونوں کی نمائندگی کرتی ہے جس کی وجہ سے صنعت میں بڑے پیمانے پر-عمل درآمد ہوتا ہے۔ ذیل کے مضمون میں ہم PV ٹیکنالوجی کی ترقی کے اہم ترین سنگ میلوں کا جائزہ لیں گے جن میں غالب ٹیکنالوجیز، ان کی اختراعات، اور نئی اور ترقی پذیر دونوں ٹیکنالوجیز جو ہمارے شمسی توانائی کو پیدا کرنے اور استعمال کرنے کے طریقے کو تبدیل کر رہی ہیں۔

دہائیوں تک، صنعت کا معیار ایلومینیم بیک سرفیس فیلڈ (Al-BSF) سیل تھا۔ یہ سادہ لیکن موثر ڈھانچہ، عام طور پر p-قسم کے مونوکرسٹل لائن یا ملٹی کرسٹل لائن سلیکون پر مبنی، ایک مکمل-علاقہ ایلومینیم ریئر رابطہ کو نمایاں کرتا ہے۔ اس کی تیاری کا عمل نسبتاً پختہ اور کم لاگت کا-تھا، جس سے شمسی توانائی کی پہلی بڑی-کمرشلائزیشن ممکن ہوئی۔ تاہم، ال{{8}BSF کی ایک بنیادی حد تھی: شدید عقبی-سطح کا دوبارہ ملاپ۔ پچھلی سطح کے قریب پیدا ہونے والے الیکٹران آسانی سے دوبارہ اکٹھے ہو جائیں گے، جس سے سیل کے کھلے-سرکٹ وولٹیج کو محدود کر دیا جائے گا اور اس کے نتیجے میں، اس کی عملی کارکردگی کی حد تقریباً 18–19% تک پہنچ جائے گی۔ 2010 کی دہائی کے اوائل تک، یہ واضح ہو گیا کہ ال{16}بی ایس ایف اب صنعت کے کارکردگی کے اہداف کو پورا نہیں کر سکتا، جس سے بہتر ڈھانچے کی تلاش شروع ہو گئی۔

یہ پیش رفت Passivated Emitter and Rear Cell (PERC) فن تعمیر کے ساتھ آئی۔ ابتدائی طور پر 1980 کی دہائی میں ایجاد کیا گیا لیکن صرف 2015–2018 کے آس پاس بڑے پیمانے پر کمرشلائز کیا گیا، PERC نے ایک اہم اختراع متعارف کرائی: عقبی سطح پر ایک گزرنے والی تہہ (عام طور پر ایلومینیم آکسائیڈ)۔ اس پرت نے اقلیتی کیریئرز کو پیچھے ہٹا دیا اور ڈرامائی طور پر دوبارہ ملاپ کو کم کر دیا، جس سے زیادہ وولٹیج اور بہتر لائٹ ٹریپنگ ممکن ہوئی۔ PERC سیلز نے تیزی سے بڑے پیمانے پر-پیداوار کی کارکردگی کو 19% سے بڑھا کر 23% سے زیادہ کر دیا، اور ان کے مینوفیکچرنگ کے عمل کو موجودہ Al{{9}BSF لائنوں میں صرف معمولی ترمیم کی ضرورت تھی۔ نتیجتاً، PERC تقریباً ایک دہائی تک غیر متنازعہ مرکزی دھارے کی ٹیکنالوجی بن گئی۔ تاہم، 2022–2023 تک، PERC نے اپنی نظریاتی کارکردگی کی حد تقریباً 24.5% تک پہنچنا شروع کر دی، جس کو کم ہوتے منافع اور روشنی کے -حوصلہ افزائی انحطاط (LID) کا سامنا کرنا پڑا، جس سے اگلی نسل کے لیے راہ ہموار ہوئی۔

جیسے ہی PERC کی چھت قریب آئی، اسپاٹ لائٹ n- قسم کے سلکان ویفرز پر منتقل ہو گئی، جو اعلیٰ اقلیتی کیریئر لائف ٹائم اور صفر LID پیش کرتے ہیں۔ دو آرکیٹیکچرس آگے بڑھنے والے-کے طور پر ابھرے۔

TOPCon کی تخلیق PERC-جیسے ڈھانچے کی ترقی کے ساتھ شروع ہوئی۔ بہتری میں ایک انتہائی پتلی ڈائی الیکٹرک ٹنل آکسائیڈ پرت کا استعمال شامل ہے جس میں ایک انتہائی-ڈوپڈ بیک-سرفیس پولی سیلیکون پرت شامل ہے۔ یہ رابطے اور غیر فعال ہونے دونوں میں شاندار معیار کی طرف جاتا ہے۔ TOPCon نے خلیات کی بڑے پیمانے پر پیداوار میں تیزی سے 25% کارکردگی کو پیچھے چھوڑ دیا، کچھ بڑے سیل مینوفیکچررز نے بعض اوقات 26% سے زیادہ کارکردگی کی اطلاع دی۔ TOPCon کے لیے ایک اور اہم فائدہ موجودہ PERC پروڈکشن لائنوں پر کام کرنے کی صلاحیت تھی، جس میں کم سے کم ٹولنگ کے اضافے کی ضرورت ہوتی ہے، جس سے اسے واضح اقتصادی فائدہ حاصل ہوا اور 2025 کے آخر میں خود کو مرکزی دھارے کی ٹیکنالوجی کے طور پر قائم کیا۔

HJT بے ترتیب سیلیکون تہوں کا استعمال کرتے ہوئے n-قسم کے کرسٹل لائن ویفر کی سطح کو غیر فعال کرتا ہے۔ HJT انتہائی زیادہ کھلے-سرکٹ وولٹیجز (750mV سے زیادہ)، عمل کے کم مراحل، کم درجہ حرارت کا گتانک فراہم کرتا ہے، اور قدرتی طور پر دو طرفہ ہے۔ اگرچہ HJT کی افادیت TOPCon کے مقابلے میں تھوڑی کم ہے، لیکن اس کی نمایاں طور پر زیادہ سرمایہ کاری کی ضرورت ہے اور بڑے انڈیم استعمال نے اس رفتار کو روک دیا ہے جس سے ٹیکنالوجی مارکیٹ میں داخل ہو سکتی ہے۔ تاہم، HJT اب بھی بازار میں ایک مضبوط دعویدار ہے، خاص طور پر جب تانبے کی-پلیٹنگ یا چاندی-کی بچت کی ٹیکنالوجیز کا فائدہ اٹھایا جائے۔

آگے دیکھتے ہوئے، دو ٹیکنالوجیز کارکردگی کی حد کو نئے سرے سے متعین کرنے کا وعدہ کرتی ہیں۔ انٹرڈیجیٹڈ بیک کانٹیکٹ (BC) سیل تمام برقی رابطوں کو پیچھے کی طرف لے جاتے ہیں، جس سے فرنٹ-گرڈ شیڈنگ مکمل طور پر ختم ہو جاتی ہے۔ اس سے تمام-سیاہ رنگ کی ظاہری شکل اور کارکردگی معیاری TOPCon کے مقابلے میں 0.5–1% مطلق حاصل ہوتی ہے۔ صنعت کے رہنما BC کو بڑے پیمانے پر پیداوار کی طرف دھکیل رہے ہیں، اور اسے اگلے بڑے اعادہ کے طور پر پیش کر رہے ہیں۔

سولر سیل ٹکنالوجی کی ایک اور بھی زیادہ خلل ڈالنے والی شکل ٹینڈم سولر سیل ہے، جو کہ پیرووسکائٹ ٹاپ سیل (اعلی-توانائی کے فوٹونز کو پکڑنے کے لیے) اور سلکان باٹم سیل (نیچے-توانائی کے فوٹون کو پکڑنے کے لیے) پر مشتمل ہے جو ایک یونٹ میں جمع ہیں، اس نے شمسی توانائی کے خلیات کی استعداد کار کو آگے بڑھایا ہے اور فی الحال لیبارٹری سیلز کے 3 فیصد سے اوپر کے لیبارٹریز کو بڑھا دیا ہے۔ 33% اس ٹکنالوجی کے ساتھ باقی رکاوٹوں میں شامل ہیں: استحکام، بڑے رقبے کی تیاری، اور لیڈ زہریلا۔ بڑے مینوفیکچررز نے پہلے ہی ان مسائل کو حل کرنے کی توقع میں پیداوار کے لیے پائلٹ لائنیں قائم کر رکھی ہیں، اور اگر ان رکاوٹوں کو دور کیا جا سکتا ہے، تو پیرووسکائٹ ٹینڈم کا شمسی توانائی کے استعمال پر نمایاں اثر پڑے گا، جس سے بڑے پیمانے پر تیار کردہ مصنوعات کی کارکردگی کو 35% سے زیادہ کرنے کا امکان ہے۔

پی وی انڈسٹری کی ٹیکنالوجی کی تکرار مسلسل بہتری اور اسٹریٹجک متبادل کی ایک دلچسپ داستان ہے۔ ال{{1}BSF کی سادگی سے لے کر PERC کے تسلط تک، اور TOPCon اور HJT کی کارکردگی کی دوڑ سے لے کر BC اور perovskite tandems کے بنیادی وعدے تک، ہر مرحلے نے کارکردگی اور لاگت کی-تاثیریت کی نئی سطحیں کھول دی ہیں۔ آج، صنعت ایک دلچسپ سنگم پر کھڑی ہے: جب کہ TOPCon موجودہ حجم کو آگے بڑھا رہا ہے، BC اور ٹینڈم ٹیکنالوجیز اگلی دہائی کی وضاحت کرنے کے لیے تیار ہیں۔ یہ انتھک ارتقاء ایک سادہ سچائی کی نشاندہی کرتا ہے - شمسی میں، سورج کی بے پناہ توانائی کو حاصل کرنے کے لیے زیادہ موثر طریقوں کی تلاش میں واحد مستقل ہے۔