Lepší silikonové solární panely

Výzkumníci z National Renewable Energy Laboratory (NREL) amerického ministerstva energetiky' a Colorado School of Mines aplikují novou techniku ​​k identifikaci defektů v křemíkových solárních článcích, které způsobují pokles účinnosti. Zkušenosti získané na atomové úrovni by mohly vést ke zlepšení způsobu, jakým výrobci posilují své produkty proti tomu, co je známé jako degradace způsobená světlem.

Degradace vyvolaná světlem neboli LID snižuje účinnost křemíkových solárních článků asi o 2 %, což přispívá k výraznému poklesu výstupního výkonu během 30 až 40 let životnosti technologie nasazené v terénu. Solární články vyrobené z křemíku představují více než 96 % celosvětového trhu a nejčastěji používaný polovodič používaný při výrobě těchto článků je vyroben z křemíku dopovaného bórem. Ale křemík dopovaný bórem je citlivý na LID, takže výrobci vyvinuli metody pro stabilizaci solárních modulů.

Bez pochopení defektů na atomové úrovni vědci uvedli, že není možné předvídat stabilitu těchto modulů.

& quot;Některé moduly jsou zcela stabilizované. Některé z nich jsou pouze napůl stabilizované," řekla Abigail Meyer, Ph.D. kandidát v dolech a výzkumný pracovník v NREL. Je hlavní autorkou nového článku, který podrobně popisuje úsilí o určení zdroje fenoménu LID. Článek,"Atomová struktura světlem indukované poruchy degradující účinnost v borem dopovaných Czochralski Silicon Solar Cells," se objeví v deníkuenergie& Věda o životním prostředí.

Jejími spoluautory jsou Vincenzo LaSalvia, William Nemeth, Matthew Page, David Young, Paul Stradins, všichni z NREL; Sumit Agarwal, Michael Venuti a Serena Eley, kteří jsou z dolů; a P. Craig Taylor, bývalý profesor dolů, který konzultoval výzkum.

Stradins, hlavní vědec a vedoucí projektu v oblasti výzkumu křemíkové fotovoltaiky v NREL, řekl, že problém LID byl studován po desetiletí, ale přesná mikroskopická povaha toho, co způsobuje degradaci, nebyla stanovena. Výzkumníci prostřednictvím nepřímého experimentování a teorie dospěli k závěru, že problém se snižuje, když se používá méně boru nebo když je v křemíku méně kyslíku.

Spolupráce mezi výzkumníky NREL a Mines se spoléhala na elektronovou paramagnetickou rezonanci (EPR) k identifikaci defektů odpovědných za LID. Poprvé mikroskopické vyšetření odhalilo zřetelný defektní podpis, protože vzorky solárních článků se více degradovaly světlem. Signatura defektu zmizela, když vědci použili empirickou"regeneraci" proces vyléčení LID, který průmysl přijal. Ke svému překvapení výzkumníci také našli druhý,"široká" EPR signatura ovlivněná expozicí světlu, zahrnující mnohem více atomů dopantu, než je defektů LID. Předpokládali, že ne všechny atomové změny vyvolané světlem vedou k LID.

Techniky vyvinuté pro studium LID lze rozšířit tak, aby odhalily další typy degradačních defektů v křemíkových solárních článcích a v jiných polovodičových materiálech používaných ve fotovoltaice, včetně teluridu kadmia a perovskitů, poznamenali vědci.

Výzkum financoval Úřad solárních energetických technologií v rámci ministerstva energetiky.