Migliori pannelli solari al silicio

I ricercatori del National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti&e della Colorado School of Mines stanno applicando una nuova tecnica per identificare i difetti nelle celle solari al silicio che causano un calo dell'efficienza. Le lezioni apprese a livello atomico potrebbero portare a miglioramenti nel modo in cui i produttori rafforzano i loro prodotti contro la cosiddetta degradazione indotta dalla luce.

La degradazione indotta dalla luce, o LID, riduce l'efficienza delle celle solari al silicio di circa il 2%, il che si traduce in un calo significativo della potenza erogata nell'arco di 30-40 anni di vita della tecnologia implementata sul campo. Le celle solari realizzate in silicio rappresentano oltre il 96% del mercato globale e il semiconduttore più comunemente utilizzato nella produzione di queste celle è costituito da silicio drogato con boro. Ma il silicio drogato con boro è suscettibile al LID, quindi i produttori hanno sviluppato metodi per stabilizzare i moduli solari.

Senza una comprensione dei difetti a livello atomico, i ricercatori hanno affermato che è impossibile prevedere la stabilità di quei moduli.

& quot;Alcuni dei moduli sono completamente stabilizzati. Alcuni di loro sono solo parzialmente stabilizzati," ha detto Abigail Meyer, un Ph.D. candidato alle miniere e ricercatore al NREL. È l'autrice principale di un nuovo articolo che descrive in dettaglio gli sforzi per individuare la fonte del fenomeno LID. L'articolo,"Struttura atomica del difetto di degradazione dell'efficienza indotta dalla luce nelle celle solari al silicio Czochralski drogate con boro," appare nel diarioamplificatore di energia &; Scienza ambientale.

I suoi coautori sono Vincenzo LaSalvia, William Nemeth, Matthew Page, David Young, Paul Stradins, tutti della NREL; Sumit Agarwal, Michael Venuti e Serena Eley, che vengono da Mines; e P. Craig Taylor, un professore in pensione delle miniere che si è consultato sulla ricerca.

Stradins, uno dei principali scienziati e leader del progetto nella ricerca sul fotovoltaico al silicio presso il NREL, ha affermato che il problema della LID è stato studiato per decenni, ma l'esatta natura microscopica di ciò che causa il degrado non è stata determinata. I ricercatori hanno concluso, attraverso la sperimentazione e la teoria indirette, che il problema diminuisce quando viene utilizzato meno boro o quando è presente meno ossigeno nel silicio.

La collaborazione tra i ricercatori di NREL e Mines si è basata sulla risonanza paramagnetica elettronica (EPR) per identificare i difetti responsabili del LID. Per la prima volta, l'esame microscopico ha rivelato una firma distintiva del difetto poiché le celle solari del campione sono diventate più degradate dalla luce. La firma del difetto è scomparsa quando gli scienziati hanno applicato il metodo empirico"rigenerazione" processo per curare il LID che l'industria ha adottato. Con loro sorpresa, i ricercatori hanno anche trovato un secondo,"ampio" Firma EPR influenzata dall'esposizione alla luce, che coinvolge molti più atomi droganti di quanti siano i difetti del LID. Hanno ipotizzato che non tutti i cambiamenti atomici indotti dalla luce portano al LID.

Le tecniche sviluppate per studiare la LID possono essere estese per rivelare altri tipi di difetti di degradazione nelle celle solari al silicio e in altri materiali semiconduttori utilizzati nel fotovoltaico, tra cui il tellururo di cadmio e le perovskiti, hanno osservato gli scienziati.

L'Ufficio per le tecnologie dell'energia solare all'interno del Dipartimento dell'Energia ha finanziato la ricerca.