Кращі кремнієві сонячні панелі

Дослідники з Національної лабораторії відновлюваної енергії (NREL) Міністерства енергетики США (GG) і Шахтної школи Колорадо застосовують нову техніку для виявлення дефектів кремнієвих сонячних елементів, які спричиняють падіння ефективності. Уроки, отримані на атомному рівні, можуть призвести до покращення способів виробників укріпити свою продукцію проти так званої деградації, викликаної світлом.

Деградація, викликана світлом, або LID, знижує ефективність кремнієвих сонячних елементів приблизно на 2%, що додає до значного падіння вихідної потужності протягом 30-40-річного терміну служби технології, запровадженої в цій галузі. Сонячні батареї, виготовлені з кремнію, займають понад 96% світового ринку, і найбільш часто використовуваний напівпровідник, який використовується у виробництві цих елементів, виготовляється з легованого бором кремнію. Але легований бором кремній сприйнятливий до LID, тому виробники розробили методи стабілізації сонячних модулів.

Без розуміння дефектів на атомному рівні, дослідники сказали, що неможливо передбачити стабільність цих модулів.

& quot;Деякі модулі повністю стабілізовані. Деякі з них лише наполовину стабілізовані," сказала Ебігейл Мейєр, доктор філософії. кандидат у шахтах і науковий співробітник NREL. Вона є провідним автором нової статті, в якій докладно описуються зусилля, спрямовані на точне визначення джерела явища LID. Стаття"Атомна структура світло-індукованого дефекту, що погіршує ефективність в легованих бором кремнієвих сонячних елементах Чохральського," з'являється в журналіпідсилювач енергії &; Екологія.

Її співавтори: Вінченцо ЛаСальвіа, Вільям Немет, Метью Пейдж, Девід Янг, Пол Страдінс, усі з NREL; Суміт Агарвал, Майкл Венуті та Серена Елі з шахт; і П. Крейг Тейлор, відставний професор шахти, який консультував у дослідженні.

Страдінс, головний науковець і керівник проекту з кремнієвих фотоелектричних досліджень у NREL, сказав, що проблема LID вивчалася десятиліттями, але точна мікроскопічна природа того, що викликає деградацію, не була визначена. За допомогою непрямих експериментів і теорії дослідники дійшли висновку, що проблема зменшується, коли використовується менше бору або коли в кремнії присутня менше кисню.

Співпраця між дослідниками NREL та Mines покладалася на електронний парамагнітний резонанс (EPR) для виявлення дефектів, що відповідають за LID. Вперше мікроскопічне дослідження виявило чітку ознаку дефекту, оскільки зразок сонячних елементів деградував більше під впливом світла. Сигнатура дефекту зникла, коли вчені застосували емпіричний"регенерація" процес лікування LID, який прийняла промисловість. На свій подив, дослідники також знайшли другий,"широкий" На сигнатуру EPR впливає опромінення світла, залучаючи набагато більше атомів допантів, ніж дефекти LID. Вони припустили, що не всі атомні зміни, викликані світлом, призводять до ЛІД.

Вчені відзначили, що методики, розроблені для дослідження LID, можуть бути розширені, щоб виявити інші типи деградаційних дефектів кремнієвих сонячних елементів та інших напівпровідникових матеріалів, що використовуються у фотовольтаїці, включаючи телурид кадмію та перовскіти.

Офіс технологій сонячної енергії в рамках Департаменту енергетики фінансував дослідження.