Paremad silikoonist päikesepaneelid

USA energeetikaministeeriumi' riikliku taastuvenergia laboratooriumi (NREL) ja Colorado kaevanduskooli teadlased rakendavad uut tehnikat, et tuvastada ränist päikesepatareides esinevad defektid, mis põhjustavad efektiivsuse langust. Aatomitasandil saadud õppetunnid võivad parandada viisi, kuidas tootjad tugevdavad oma tooteid nn valguse põhjustatud lagunemise vastu.

Valgusest põhjustatud lagunemine ehk LID vähendab ränist päikesepatareide efektiivsust umbes 2%, mis kokkuvõttes vähendab väljundvõimsust märkimisväärselt 30–40-aastase valdkonnas kasutatava tehnoloogia kasutusea jooksul. Ränist valmistatud päikesepatareid moodustavad üle 96% maailmaturust ja nende elementide valmistamisel enimkasutatav pooljuht on valmistatud booriga legeeritud ränist. Kuid booriga legeeritud räni on LID-ile vastuvõtlik, nii et tootjad on välja töötanud meetodid päikesemoodulite stabiliseerimiseks.

Teadlased ütlesid, et ilma aatomitasandi defektide mõistmiseta on nende moodulite stabiilsust võimatu ennustada.

& quot;Mõned moodulid on täielikult stabiliseeritud. Mõned neist on ainult pooleldi stabiliseeritud," ütles Ph.D Abigail Meyer. Kaevanduste kandidaat ja NREL-i teadlane. Ta on uue artikli juhtiv autor, milles kirjeldatakse üksikasjalikult jõupingutusi LID-nähtuse allika väljaselgitamiseks. Artikkel,"Atomic Structure of Light-Induced Efficiency-Degrading Defect in Boor-Doped Czochralski Silicon Solar Cells," ilmub ajakirjasenergia&võimendi; Keskkonnateadus.

Tema kaasautorid on Vincenzo LaSalvia, William Nemeth, Matthew Page, David Young, Paul Stradins, kõik NREL-ist; Sumit Agarwal, Michael Venuti ja Serena Eley, kes on pärit kaevandustest; ja P. Craig Taylor, pensionil kaevanduste professor, kes konsulteeris uurimistööga.

Stradins, NREL-i juhtivteadlane ja fotogalvaaniliste räniuuringute projektijuht, ütles, et LID-i probleemi on uuritud aastakümneid, kuid lagunemise põhjuste täpset mikroskoopilist olemust pole kindlaks tehtud. Teadlased on kaudsete eksperimentide ja teooria abil jõudnud järeldusele, et probleem väheneb, kui kasutatakse vähem boori või kui ränis on vähem hapnikku.

NREL-i ja kaevanduste teadlaste koostöö tugines LID-i eest vastutavate defektide tuvastamiseks elektronide paramagnetilisele resonantsile (EPR). Esimest korda näitas mikroskoopiline uuring selget defekti, kuna päikesepatareide proovid muutusid valguse mõjul rohkem lagunema. Defekti signatuur kadus, kui teadlased rakendasid empiirilist"regeneration" LID-i ravimise protsessi, mille tööstus on kasutusele võtnud. Oma üllatuseks leidsid teadlased ka teise,"laia" EPR-i signatuur, mida mõjutab valguse kokkupuude, hõlmates palju rohkem lisandiaatomeid kui LID-defekte. Nad oletasid, et mitte kõik valguse poolt põhjustatud aatomimuutused ei vii LID-i.

Teadlased märkisid, et LID-i uurimiseks väljatöötatud tehnikaid saab laiendada, et paljastada muud tüüpi lagunevad defektid ränist päikesepatareides ja muudes fotogalvaanikas kasutatavates pooljuhtmaterjalides, sealhulgas kaadmiumtelluriidis ja perovskites.

Uuringut rahastas energeetikaosakonna päikeseenergia tehnoloogiate büroo.