Boljše silikonske sončne plošče

Raziskovalci iz Nacionalnega laboratorija za obnovljivo energijo (NREL) Ministrstva za energijo ZDA&in Colorado School of Mines uporabljajo novo tehniko za odkrivanje napak v silicijevih sončnih celicah, ki povzročajo padec učinkovitosti. Lekcije, pridobljene na atomski ravni, bi lahko vodile do izboljšav načina, kako proizvajalci krepijo svoje izdelke proti tako imenovani razgradnji, ki jo povzroča svetloba.

Degradacija, ki jo povzroča svetloba, ali LID, zmanjša učinkovitost silicijevih sončnih celic za približno 2 %, kar prispeva k znatnemu padcu izhodne moči v 30- do 40-letni življenjski dobi tehnologije, uporabljene na terenu. Sončne celice, izdelane iz silicija, predstavljajo več kot 96 % svetovnega trga, najpogosteje uporabljen polprevodnik, ki se uporablja pri izdelavi teh celic, pa je narejen iz silicija, dopiranega z borom. Toda silicij, dopiran z borom, je dovzeten za LID, zato so proizvajalci razvili metode za stabilizacijo solarnih modulov.

Brez razumevanja okvar na atomski ravni so raziskovalci dejali, da je nemogoče napovedati stabilnost teh modulov.

& quot;Nekateri moduli so popolnoma stabilizirani. Nekateri od njih so le napol stabilizirani," je povedala Abigail Meyer, dr. kandidatka na Rudnikih in raziskovalka na NREL. Je glavna avtorica novega članka, ki podrobno opisuje prizadevanja za natančno določitev vira pojava LID. Članek,"Atomska struktura svetlobno povzročene napake, ki zmanjšuje učinkovitost v sončnih celicah Czochralski s silicijem, dopiranih z borom," se pojavi v revijiojačevalnik energije &; Ekologija.

Njeni soavtorji so Vincenzo LaSalvia, William Nemeth, Matthew Page, David Young, Paul Stradins, vsi iz NREL; Sumit Agarwal, Michael Venuti in Serena Eley, ki so iz Mines; in P. Craig Taylor, upokojeni profesor rudarstva, ki se je posvetoval o raziskavi.

Stradins, glavni znanstvenik in vodja projekta na področju fotonapetostnih raziskav silicija pri NREL, je dejal, da se problem LID preučuje že desetletja, vendar natančna mikroskopska narava tega, kar povzroča degradacijo, ni bila določena. Raziskovalci so s posrednim eksperimentiranjem in teorijo ugotovili, da se problem zmanjša, če se uporablja manj bora ali če je v siliciju manj kisika.

Sodelovanje med raziskovalci NREL in Mines se je opiralo na elektronsko paramagnetno resonanco (EPR), da bi ugotovili napake, ki so odgovorne za LID. Prvič je mikroskopska preiskava razkrila izrazit podpis okvare, saj so sončne celice vzorca postale bolj degradirane zaradi svetlobe. Podpis okvare je izginil, ko so znanstveniki uporabili empirično"regeneracijo" postopek za ozdravitev LID, ki ga je sprejela industrija. Na svoje presenečenje so raziskovalci našli tudi drugo,"široko" Podpis EPR, na katerega vpliva izpostavljenost svetlobi, vključuje veliko več dopantnih atomov, kot je napak LID. Domnevali so, da vse atomske spremembe, ki jih povzroča svetloba, ne vodijo do LID.

Tehnike, razvite za preučevanje LID-a, je mogoče razširiti, da bi razkrili druge vrste degradacijskih napak v silicijevih sončnih celicah in v drugih polprevodniških materialih, ki se uporabljajo v fotovoltaiki, vključno s kadmijevim teluridom in perovskiti, so opozorili znanstveniki.

Urad za tehnologije sončne energije pri Ministrstvu za energijo je financiral raziskavo.