Millors panells solars de silici

Els investigadors del National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Departament d'Energia dels EUA&i l'Escola de Mines de Colorado estan aplicant una nova tècnica per identificar defectes a les cèl·lules solars de silici que causen una caiguda de l'eficiència. Les lliçons apreses a nivell atòmic podrien conduir a millores en la manera com els fabricants enforteixen els seus productes contra el que es coneix com a degradació induïda per la llum.

La degradació induïda per la llum, o LID, redueix l'eficiència de les cèl·lules solars de silici en un 2% aproximadament, la qual cosa suposa una caiguda significativa de la potència de producció durant la vida útil de 30 a 40 anys de la tecnologia desplegada al camp. Les cèl·lules solars fetes de silici representen més del 96% del mercat mundial, i el semiconductor més utilitzat en la fabricació d'aquestes cèl·lules és el de silici dopat amb bor. Però el silici dopat amb bor és susceptible a la LID, de manera que els fabricants han desenvolupat mètodes per estabilitzar els mòduls solars.

Sense una comprensió dels defectes a nivell atòmic, els investigadors van dir que és impossible predir l'estabilitat d'aquests mòduls.

& quot;Alguns dels mòduls estan completament estabilitzats. Alguns d'ells només estan mig estabilitzats," va dir Abigail Meyer, Ph.D. candidat a Mines i investigador a NREL. És l'autora principal d'un nou article que detalla els esforços per identificar l'origen del fenomen LID. L'article,"Estructura atòmica del defecte de degradació de l'eficiència induïda per la llum en cèl·lules solars de silici Czochralski dopades amb bor," apareix a la revistaamplificador d'energia &; Ciència ambiental.

Els seus coautors són Vincenzo LaSalvia, William Nemeth, Matthew Page, David Young, Paul Stradins, tots de NREL; Sumit Agarwal, Michael Venuti i Serena Eley, que són de Mines; i P. Craig Taylor, un professor de mines jubilat que va consultar la investigació.

Stradins, científic principal i líder del projecte en investigació fotovoltaica de silici a NREL, va dir que el problema del LID s'ha estudiat durant dècades, però no s'ha determinat la naturalesa microscòpica exacta del que causa la degradació. Els investigadors han conclòs, mitjançant l'experimentació i la teoria indirectes, que el problema disminueix quan s'utilitza menys bor o quan hi ha menys oxigen al silici.

La col·laboració entre els investigadors de NREL i Mines es va basar en la ressonància paramagnètica electrònica (EPR) per identificar els defectes responsables del LID. Per primera vegada, l'examen microscòpic va revelar una signatura de defecte diferent a mesura que les cèl·lules solars de mostra es van degradar més per la llum. La signatura del defecte va desaparèixer quan els científics van aplicar la"regeneració" procés per curar la LID que ha adoptat la indústria. Per a la seva sorpresa, els investigadors també van trobar un segon,"ampli" Signatura EPR afectada per l'exposició a la llum, que implica molts més àtoms dopants que defectes de LID. Van plantejar la hipòtesi que no tots els canvis atòmics induïts per la llum condueixen al LID.

Les tècniques desenvolupades per estudiar el LID es poden estendre per revelar altres tipus de defectes degradants en les cèl·lules solars de silici i en altres materials semiconductors utilitzats en la fotovoltaica, com ara el telurur de cadmi i les perovskites, van assenyalar els científics.

L'Oficina de Tecnologies d'Energia Solar del Departament d'Energia va finançar la investigació.