Paremmat silikoniaurinkopaneelit

Yhdysvaltain energiaministeriön':n National Renewable Energy Laboratoryn (NREL) ja Colorado School of Minesin tutkijat käyttävät uutta tekniikkaa tunnistaakseen piiaurinkokennoissa olevat viat, jotka aiheuttavat tehokkuuden laskun. Atomitasolla saadut opetukset voivat johtaa parannuksiin siinä, miten valmistajat vahvistavat tuotteitaan niin sanottua valon aiheuttamaa hajoamista vastaan.

Valon aiheuttama heikkeneminen tai LID alentaa piiaurinkokennojen tehokkuutta noin 2 %, mikä lisää merkittävästi tehon laskua kentällä käytetyn teknologian 30–40 vuoden käyttöiän aikana. Piistä valmistetut aurinkokennot muodostavat yli 96 % maailman markkinoista, ja näiden kennojen valmistuksessa yleisimmin käytetty puolijohde on valmistettu boorilla seostetusta piistä. Mutta booriseostettu pii on herkkä LID:lle, joten valmistajat ovat kehittäneet menetelmiä aurinkomoduulien stabiloimiseksi.

Ilman ymmärrystä atomitason vioista tutkijat sanoivat, että on mahdotonta ennustaa näiden moduulien vakautta.

& quot;Jotkin moduuleista on vakautunut kokonaan. Jotkut niistä ovat vain puoliksi stabiloituja," sanoi Abigail Meyer, Ph.D. ehdokas Minesissa ja tutkija NREL:ssä. Hän on johtava kirjoittaja uudessa paperissa, jossa käsitellään yksityiskohtaisesti pyrkimyksiä selvittää LID-ilmiön lähde. Artikkeli,"Atomic Structure of Light-Induced Efficiency Degrading Defect in Boor-Doped Czochralski Silicon Solar Cells," ilmestyy lehdessäEnergia&vahvistin; Ympäristötiede.

Hänen kirjoittajiaan ovat Vincenzo LaSalvia, William Nemeth, Matthew Page, David Young, Paul Stradins, kaikki NREL:stä; Sumit Agarwal, Michael Venuti ja Serena Eley, jotka ovat Minesistä; ja P. Craig Taylor, eläkkeellä oleva kaivosprofessori, joka konsultoi tutkimusta.

Stradins, johtava tutkija ja NREL:n piin aurinkosähkötutkimuksen projektijohtaja, sanoi, että LID-ongelmaa on tutkittu vuosikymmeniä, mutta hajoamisen aiheuttajien tarkkaa mikroskooppista luonnetta ei ole määritetty. Tutkijat ovat tulleet epäsuorien kokeiden ja teorian avulla siihen tulokseen, että ongelma vähenee, kun booria käytetään vähemmän tai kun piissä on vähemmän happea.

NREL:n ja Minesin tutkijoiden välinen yhteistyö perustui elektroniparamagneettiseen resonanssiin (EPR) tunnistaakseen LID:stä vastuussa olevat viat. Ensimmäistä kertaa mikroskooppinen tutkimus paljasti selkeän vikamerkinnän, kun näyteaurinkokennot hajosivat enemmän valon vaikutuksesta. Vikasignatuuri katosi, kun tiedemiehet käyttivät empiiristä"regeneration" prosessi LID:n parantamiseksi, jonka teollisuus on omaksunut. Yllätykseksensä tutkijat löysivät myös toisen,"laaja" Valoaltistus vaikuttaa EPR-allekirjoitukseen, joka sisältää paljon enemmän seostusatomeja kuin LID-virheitä. He olettivat, että kaikki valon aiheuttamat atomimuutokset eivät johda LID:hen.

LID:n tutkimiseen kehitettyjä tekniikoita voidaan laajentaa paljastamaan muun tyyppisiä hajoavia vikoja piiaurinkokennoissa ja muissa aurinkosähköissä käytetyissä puolijohdemateriaaleissa, mukaan lukien kadmiumtelluridi ja perovskiitit, tutkijat huomauttivat.

Energiaministeriön aurinkoenergiateknologiatoimisto rahoitti tutkimuksen.