פאנלים סולאריים מסיליקון טובים יותר

חוקרים במעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת (NREL) של משרד האנרגיה האמריקאי&ובבית הספר למכרות קולורדו מיישמים טכניקה חדשה לזיהוי פגמים בתאים סולריים סיליקון שגורמים לירידה ביעילות. הלקחים שנלמדו ברמה האטומית יכולים להוביל לשיפורים באופן שבו יצרנים מחזקים את המוצרים שלהם נגד מה שמכונה השפלה הנגרמת על ידי אור.

השפלה הנגרמת על ידי אור, או LID, מגלחת את היעילות של תאים סולאריים מסיליקון בכ-2%, מה שמצטבר לירידה משמעותית בתפוקת הכוח לאורך 30 עד 40 שנות חיים של הטכנולוגיה הנפרסת בשטח. תאים סולאריים העשויים מסיליקון מהווים יותר מ-96% מהשוק העולמי, והמוליכים למחצה הנפוץ ביותר המשמשים לייצור תאים אלו עשוי מסיליקון מסומם בבור. אבל סיליקון מסומם בבור רגיש למכסה, ולכן היצרנים פיתחו שיטות לייצוב המודולים הסולאריים.

ללא הבנה של הפגמים ברמה האטומית, החוקרים אמרו שאי אפשר לחזות את היציבות של אותם מודולים.

& quot;חלק מהמודולים מיוצבים לחלוטין. חלקם מיוצבים רק למחצה," אמרה אביגיל מאייר, Ph.D. מועמד במכרות וחוקר ב-NREL. היא המחברת הראשית של מאמר חדש המפרט את המאמצים לאתר את מקור תופעת ה-LID. המאמר,"Atomic Structure of Light-Induced Efficiency-Degrading Defect in Boron-Domed Czochralski Silicon Solar Cells," מופיע ביומןאנרגיה&אמפר; מדע סביבתי.

המחברים המשותפים שלה הם וינצ'נזו לסלביה, וויליאם נמת', מתיו פייג', דיוויד יאנג, פול סטרדינס, כולם מ-NREL; סומיט אגרוואל, מייקל ונוטי וסרינה איילי, שהם ממכרות; ופ' קרייג טיילור, פרופסור בדימוס של מכרות שהתייעץ במחקר.

סטראדינס, מדען ראשי ומוביל פרויקט במחקר סיליקון פוטו-וולטאי ב-NREL, אמר כי בעיית ה-LID נחקרה במשך עשרות שנים, אך האופי המיקרוסקופי המדויק של הגורם לפירוק לא נקבע. חוקרים הגיעו למסקנה, באמצעות ניסויים ותיאוריה עקיפים, שהבעיה פוחתת כאשר משתמשים בפחות בורון או כאשר פחות חמצן נמצא בסיליקון.

שיתוף הפעולה בין חוקרי NREL ו-Mines הסתמך על תהודה פרמגנטית אלקטרונית (EPR) כדי לזהות פגמים האחראים למכסה. בפעם הראשונה, הבדיקה המיקרוסקופית גילתה חתימת פגם מובהקת כאשר התאים הסולאריים המדגם נהיו יותר מושפלים על ידי האור. חתימת הפגם נעלמה כאשר המדענים יישמו את ה-& quot;regeneration" תהליך לריפוי המכסה שהתעשייה אימצה. להפתעתם, החוקרים מצאו גם שנייה,"רחבה" חתימת EPR מושפעת מחשיפה לאור, הכוללת הרבה יותר אטומים דופנטים מאשר פגמים במכסה. הם שיערו שלא כל השינויים האטומיים המושרים על ידי האור מובילים למכסה.

ניתן להרחיב את הטכניקות שפותחו לחקר LID כדי לחשוף סוגים אחרים של פגמים מתכלים בתאים סולריים סיליקון ובחומרים מוליכים למחצה אחרים המשמשים בפוטו-וולטאים כולל קדמיום טלוריד ופרובסקיטים, ציינו המדענים.

המשרד לטכנולוגיות אנרגיה סולארית במחלקת האנרגיה מימן את המחקר.