Lepšie kremíkové solárne panely

Výskumníci z Národného laboratória pre obnoviteľnú energiu (NREL) amerického ministerstva energetiky&a Colorado School of Mines používajú novú techniku ​​na identifikáciu defektov v kremíkových solárnych článkoch, ktoré spôsobujú pokles účinnosti. Ponaučenia získané na atómovej úrovni by mohli viesť k zlepšeniu spôsobu, akým výrobcovia posilňujú svoje produkty proti tomu, čo je známe ako degradácia spôsobená svetlom.

Degradácia vyvolaná svetlom alebo LID znižuje účinnosť kremíkových solárnych článkov o približne 2 %, čo prispieva k výraznému poklesu výkonu počas 30 až 40-ročnej životnosti technológie nasadenej v teréne. Solárne články vyrobené z kremíka predstavujú viac ako 96 % celosvetového trhu a najčastejšie používaný polovodič používaný pri výrobe týchto článkov je vyrobený z kremíka dopovaného bórom. Ale bórom dopovaný kremík je citlivý na LID, takže výrobcovia vyvinuli metódy na stabilizáciu solárnych modulov.

Bez pochopenia defektov na atómovej úrovni výskumníci uviedli, že nie je možné predpovedať stabilitu týchto modulov.

& quot;Niektoré moduly sú úplne stabilizované. Niektoré z nich sú len polovične stabilizované," povedala Abigail Meyer, Ph.D. kandidát v baniach a výskumný pracovník v NREL. Je hlavnou autorkou nového článku, ktorý podrobne popisuje úsilie o určenie zdroja fenoménu LID. Článok"Atómová štruktúra svetlom indukovanej poruchy degradácie účinnosti bórom dopovaných Czochralského kremíkových solárnych článkov" sa objaví v denníkuEnergia& Enviromentálna veda.

Jej spoluautormi sú Vincenzo LaSalvia, William Nemeth, Matthew Page, David Young, Paul Stradins, všetci z NREL; Sumit Agarwal, Michael Venuti a Serena Eley, ktorí sú z Baní; a P. Craig Taylor, bývalý profesor baní, ktorý konzultoval výskum.

Stradins, hlavný vedec a vedúci projektu v oblasti kremíkového fotovoltaického výskumu v NREL, uviedol, že problém LID sa študoval už desaťročia, ale presná mikroskopická povaha toho, čo spôsobuje degradáciu, nebola stanovená. Vedci prostredníctvom nepriameho experimentovania a teórie dospeli k záveru, že problém sa znižuje, keď sa používa menej bóru alebo keď je v kremíku menej kyslíka.

Spolupráca medzi výskumníkmi NREL a Mines sa spoliehala na elektrónovú paramagnetickú rezonanciu (EPR) na identifikáciu defektov zodpovedných za LID. Po prvýkrát mikroskopické vyšetrenie odhalilo zreteľný podpis defektu, keď sa vzorky solárnych článkov viac degradovali svetlom. Signatúra defektu zmizla, keď vedci použili empirickú"regeneráciu" proces na vyliečenie LID, ktorý priemysel prijal. Na ich prekvapenie vedci našli aj druhý,"široký" Podpis EPR ovplyvnený vystavením svetlu, ktorý zahŕňa oveľa viac atómov dopantu, ako je defektov LID. Predpokladali, že nie všetky atómové zmeny vyvolané svetlom vedú k LID.

Techniky vyvinuté na štúdium LID môžu byť rozšírené tak, aby odhalili ďalšie typy degradujúcich defektov v kremíkových solárnych článkoch a v iných polovodičových materiáloch používaných vo fotovoltaike vrátane teluridu kadmia a perovskitov, poznamenali vedci.

Výskum financoval Úrad solárnych energetických technológií v rámci ministerstva energetiky.