پنل های خورشیدی سیلیکونی بهتر

محققان آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر وزارت انرژی ایالات متحده' و مدرسه معادن کلرادو در حال استفاده از تکنیک جدیدی برای شناسایی نقص در سلول های خورشیدی سیلیکونی هستند که باعث کاهش کارایی می شود. درس‌های آموخته‌شده در سطح اتمی می‌تواند منجر به بهبود روشی که تولیدکنندگان محصولات خود را در برابر آنچه به عنوان تخریب ناشی از نور شناخته می‌شود، تقویت کنند.

تخریب ناشی از نور یا LID، بازده سلول های خورشیدی سیلیکونی را تا حدود 2 درصد کاهش می دهد که منجر به کاهش قابل توجهی در توان خروجی در طول عمر 30 تا 40 ساله فناوری به کار رفته در این زمینه می شود. سلول های خورشیدی ساخته شده از سیلیکون بیش از 96 درصد از بازار جهانی را به خود اختصاص داده اند و رایج ترین نیمه هادی مورد استفاده در ساخت این سلول ها از سیلیکون دوپ شده با بور ساخته شده است. اما سیلیکون دوپ شده با بور نسبت به LID حساس است، بنابراین سازندگان روش هایی را برای تثبیت ماژول های خورشیدی توسعه داده اند.

بدون درک نقص در سطح اتمی، محققان گفتند که پیش بینی پایداری این ماژول ها غیرممکن است.

& quot;برخی از ماژول ها به طور کامل تثبیت شده اند. برخی از آنها فقط نیمه تثبیت شده اند،" ابیگیل مایر، یک دکترا گفت. کاندیدای معادن و محقق در NREL. او نویسنده اصلی مقاله جدیدی است که تلاش‌ها برای مشخص کردن منبع پدیده LID را شرح می‌دهد. مقاله،"ساختار اتمی نقص بازده تخریب کننده ناشی از نور در سلول های خورشیدی سیلیسیم Czochralski دوپ شده با بور،" در مجله ظاهر می شودآمپر انرژی&علوم محیطی.

نویسندگان همکار او وینچنزو لاسالویا، ویلیام نمث، متیو پیج، دیوید یانگ، پل استرادینز، همه از NREL هستند. سامیت آگاروال، مایکل ونوتی و سرنا ایلی که از ماینز هستند. و پی. کریگ تیلور، استاد بازنشسته معدن که در مورد این تحقیق مشورت کرد.

Stradins، دانشمند اصلی و رهبر پروژه در تحقیقات فتوولتائیک سیلیکونی در NREL، گفت که مشکل LID برای دهه‌ها مورد مطالعه قرار گرفته است اما ماهیت میکروسکوپی دقیقی که باعث تخریب می‌شود مشخص نشده است. محققان از طریق آزمایش و تئوری غیرمستقیم به این نتیجه رسیده‌اند که وقتی بور کمتری مصرف می‌شود یا اکسیژن کمتری در سیلیکون وجود دارد، مشکل کاهش می‌یابد.

همکاری بین NREL و محققان Mines بر رزونانس پارامغناطیس الکترون (EPR) برای شناسایی عیوب مسئول LID تکیه کرد. برای اولین بار، بررسی میکروسکوپی نشانه نقص مشخصی را نشان داد زیرا سلول‌های خورشیدی نمونه در اثر نور تخریب می‌شوند. امضای نقص زمانی ناپدید شد که دانشمندان"بازسازی" فرآیند درمان LID که صنعت اتخاذ کرده است. در کمال تعجب، محققان همچنین یک نقل قول دوم،"گسترده" را پیدا کردند. امضای EPR تحت تأثیر قرار گرفتن در معرض نور، شامل تعداد بیشتری از اتم‌های ناخالص نسبت به نقص‌های LID است. آنها فرض کردند که همه تغییرات اتمی ناشی از نور به LID منجر نمی شود.

دانشمندان خاطرنشان کردند که تکنیک‌های توسعه‌یافته برای مطالعه LID را می‌توان برای آشکار کردن انواع دیگر نقص‌های تخریب‌کننده در سلول‌های خورشیدی سیلیکونی و سایر مواد نیمه‌رسانای مورد استفاده در فتوولتائیک‌ها از جمله تلورید کادمیوم و پروسکایت گسترش داد.

دفتر فناوری انرژی خورشیدی در وزارت انرژی این تحقیق را تامین مالی کرد.