แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบซิลิคอนที่ดีกว่า

นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติของสหรัฐฯ' และ Colorado School of Mines กำลังใช้เทคนิคใหม่ในการระบุข้อบกพร่องในเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนที่ทำให้ประสิทธิภาพลดลง บทเรียนที่เรียนรู้ในระดับอะตอมอาจนำไปสู่การปรับปรุงวิธีที่ผู้ผลิตเสริมความแข็งแกร่งให้กับผลิตภัณฑ์ของตนจากสิ่งที่เรียกว่าการเสื่อมสภาพที่เกิดจากแสง

การเสื่อมสภาพที่เกิดจากแสงหรือ LID ช่วยลดประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนได้ประมาณ 2% ซึ่งส่งผลให้ผลผลิตพลังงานลดลงอย่างมากตลอดอายุการใช้งาน 30-40 ปีของเทคโนโลยีที่ใช้ในภาคสนาม เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิกอนมีสัดส่วนมากกว่า 96% ของตลาดโลก และสารกึ่งตัวนำที่ใช้บ่อยที่สุดที่ใช้ในการผลิตเซลล์เหล่านี้ทำจากซิลิกอนเจือโบรอน แต่ซิลิคอนที่เจือด้วยโบรอนนั้นไวต่อ LID ดังนั้นผู้ผลิตจึงได้พัฒนาวิธีการในการทำให้โมดูลสุริยะมีเสถียรภาพ

โดยไม่เข้าใจข้อบกพร่องในระดับอะตอม นักวิจัยกล่าวว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะทำนายความเสถียรของโมดูลเหล่านั้น

& quot;โมดูลบางส่วนมีความเสถียรอย่างสมบูรณ์ บางคนมีความเสถียรเพียงครึ่งเดียว" Abigail Meyer, Ph.D. กล่าว ผู้สมัครที่ Mines และนักวิจัยที่ NREL เธอเป็นผู้เขียนนำของบทความฉบับใหม่ที่มีรายละเอียดเกี่ยวกับความพยายามในการระบุแหล่งที่มาของปรากฏการณ์ LID บทความ"โครงสร้างอะตอมของข้อบกพร่องในการย่อยสลายประสิทธิภาพที่เหนี่ยวนำด้วยแสงในเซลล์แสงอาทิตย์ Czochralski Silicon ที่เจือด้วยโบรอน" ปรากฏในวารสารพลังงาน&แอมป์; วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม.

ผู้เขียนร่วมของเธอคือ Vincenzo LaSalvia, William Nemeth, Matthew Page, David Young, Paul Stradins ทั้งหมดจาก NREL; Sumit Agarwal, Michael Venuti และ Serena Eley ที่มาจาก Mines; และ P. Craig Taylor ศาสตราจารย์ Mines ที่เกษียณอายุแล้วซึ่งให้คำปรึกษาเกี่ยวกับการวิจัย

Stradins นักวิทยาศาสตร์หลักและหัวหน้าโครงการวิจัยซิลิคอนโฟโตโวลตาอิกที่ NREL กล่าวว่าปัญหาของ LID ได้รับการศึกษามาเป็นเวลาหลายสิบปีแล้ว แต่ยังไม่ทราบลักษณะที่แน่นอนของกล้องจุลทรรศน์ของสาเหตุของการย่อยสลาย นักวิจัยสรุปโดยการทดลองและทฤษฎีทางอ้อมว่า ปัญหาจะลดลงเมื่อใช้โบรอนน้อยลงหรือเมื่อมีออกซิเจนในซิลิกอนน้อยลง

การทำงานร่วมกันระหว่างนักวิจัยของ NREL และ Mines อาศัยอิเล็กตรอนพาราแมกเนติกเรโซแนนซ์ (EPR) เพื่อระบุข้อบกพร่องที่รับผิดชอบต่อ LID เป็นครั้งแรกที่การตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์เผยให้เห็นข้อบกพร่องที่ชัดเจนเมื่อเซลล์แสงอาทิตย์ตัวอย่างเสื่อมโทรมมากขึ้นด้วยแสง ลายเซ็นข้อบกพร่องหายไปเมื่อนักวิทยาศาสตร์ใช้เชิงประจักษ์"การฟื้นฟู" กระบวนการรักษา LID ที่อุตสาหกรรมนำมาใช้ นักวิจัยยังพบว่า"broad" ลายเซ็น EPR ที่ได้รับผลกระทบจากการสัมผัสกับแสงซึ่งเกี่ยวข้องกับอะตอมของสารเจือปนมากกว่าที่มีข้อบกพร่องของ LID พวกเขาตั้งสมมติฐานว่าไม่ใช่การเปลี่ยนแปลงของอะตอมทั้งหมดที่เกิดจากแสงจะนำไปสู่ ​​LID

เทคนิคที่พัฒนาขึ้นเพื่อศึกษา LID สามารถขยายออกไปเพื่อเปิดเผยข้อบกพร่องประเภทอื่น ๆ ที่เสื่อมสภาพในเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนและในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์อื่น ๆ ที่ใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์รวมทั้งแคดเมียมเทลลูไรด์และเพอร์รอฟสเกต

สำนักงานเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ภายในกรมพลังงานให้ทุนสนับสนุนการวิจัย