Новое понимание может привести к созданию более совершенных кремниевых солнечных панелей

Деградация, вызванная светом, или LID, снижает эффективность кремниевых солнечных элементов примерно на 2%, что в сумме приводит к значительному падению выходной мощности в течение 30-40-летнего срока службы технологии, развернутой в полевых условиях. Солнечные элементы, изготовленные из кремния, составляют более 96% мирового рынка, и наиболее часто используемые полупроводники, используемые в производстве этих элементов, сделаны из кремния, легированного бором. Но кремний, легированный бором, чувствителен к LID, поэтому производители разработали методы стабилизации солнечных модулей.

Исследователи заявили, что без понимания дефектов на атомарном уровне невозможно предсказать стабильность этих модулей.

«Некоторые модули полностью стабилизированы. Некоторые из них стабилизированы лишь наполовину », — сказала доктор философии Эбигейл Мейер. кандидат горных разработок и научный сотрудник NREL. Она является ведущим автором новой статьи, в которой подробно описаны попытки определить источник явления LID. Статья «Атомная структура светоиндуцированного дефекта, снижающего эффективность в кремниевых солнечных элементах Чохральского, легированных бором», опубликована в журнале. Энергетика и экология.

Ее соавторы — Винченцо Ла Сальвия, Уильям Немет, Мэтью Пейдж, Дэвид Янг, Пол Страдинс, все из NREL; Сумит Агарвал, Майкл Венути и Серена Эли из шахты; и П. Крейг Тейлор, бывший профессор горнодобывающей промышленности, который консультировал по вопросам исследования.

Страдинс, ведущий ученый и руководитель проекта в области кремниевых фотоэлектрических исследований в NREL, сказал, что проблема LID изучается десятилетиями, но точная микроскопическая природа того, что вызывает деградацию, не определена. Путем косвенных экспериментов и теории исследователи пришли к выводу, что проблема уменьшается, когда используется меньше бора или когда в кремнии присутствует меньше кислорода.

Сотрудничество между исследователями NREL и Mines основывалось на электронном парамагнитном резонансе (ЭПР) для выявления дефектов, ответственных за LID. Впервые микроскопическое исследование выявило отчетливую сигнатуру дефекта, поскольку образцы солнечных элементов стали более разрушаться под действием света. Сигнатура дефекта исчезла, когда ученые применили эмпирический процесс «регенерации», чтобы вылечить LID, принятый в промышленности. К своему удивлению, исследователи также обнаружили вторую, «широкую» сигнатуру ЭПР, подверженную воздействию света, включающую намного больше атомов примеси, чем дефектов LID. Они предположили, что не все атомные изменения, вызванные светом, приводят к LID.

Ученые отметили, что методы, разработанные для изучения LID, могут быть расширены для выявления других типов деградирующих дефектов в кремниевых солнечных элементах и ​​других полупроводниковых материалах, используемых в фотовольтаике, включая теллурид кадмия и перовскиты.