礦山洞察可能導(dǎo)致更好的硅太陽(yáng)能電池板

美國(guó)能源部國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室 (NREL) 和科羅拉多礦業(yè)學(xué)院的研究人員正在應(yīng)用一種新技術(shù)來(lái)識(shí)別硅太陽(yáng)能電池中導(dǎo)致效率下降的缺陷。在原子水平上吸取的教訓(xùn)可能會(huì)導(dǎo)致制造商改進(jìn)其產(chǎn)品以防止所謂的光誘導(dǎo)降解的方式。

光致退化或 LID 將硅太陽(yáng)能電池的效率降低了約 2%，這導(dǎo)致在該領(lǐng)域部署的技術(shù) 30 至 40 年的使用壽命期間功率輸出顯著下降。由硅制成的太陽(yáng)能電池占全球市場(chǎng)的 96% 以上，制造這些電池最常用的半導(dǎo)體是由摻硼硅制成。但是摻硼硅容易受到 LID 的影響，因此制造商已經(jīng)開(kāi)發(fā)出穩(wěn)定太陽(yáng)能模塊的方法。

研究人員表示，如果不了解原子級(jí)別的缺陷，就無(wú)法預(yù)測(cè)這些模塊的穩(wěn)定性。

“一些模塊完全穩(wěn)定。其中一些只是半穩(wěn)定，“博士阿比蓋爾邁耶說(shuō)。Mines 的候選人和 NREL 的研究員。她是一篇新論文的主要作者，詳細(xì)介紹了查明 LID 現(xiàn)象來(lái)源的努力。文章“摻硼直拉硅太陽(yáng)能電池中光誘導(dǎo)效率降低缺陷的原子結(jié)構(gòu)”發(fā)表在能源與環(huán)境科學(xué)雜志上。

她的合著者是 Vincenzo LaSalvia、William Nemeth、Matthew Page、David Young、Paul Stradins，他們都來(lái)自 NREL;來(lái)自 Mines 的 Sumit Agarwal、Michael Venuti 和 Serena Eley;和 P. 克雷格泰勒，一位退休的礦業(yè)教授，他為這項(xiàng)研究提供咨詢。

Stradins 是 NREL 硅光伏研究的首席科學(xué)家和項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，他說(shuō) LID 問(wèn)題已經(jīng)研究了幾十年，但尚未確定導(dǎo)致退化的確切微觀性質(zhì)。研究人員通過(guò)間接實(shí)驗(yàn)和理論得出結(jié)論，當(dāng)使用較少的硼或硅中存在的氧較少時(shí)，問(wèn)題就會(huì)減少。

NREL 和 Mines 研究人員之間的合作依靠電子順磁共振 (EPR) 來(lái)識(shí)別導(dǎo)致 LID 的缺陷。顯微鏡檢查首次揭示了明顯的缺陷特征，因?yàn)闃悠诽?yáng)能電池因光而變得更加退化。當(dāng)科學(xué)家們應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)“再生”過(guò)程來(lái)治愈行業(yè)采用的 LID 時(shí)，缺陷特征消失了。令他們驚訝的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)了受光照影響的第二個(gè)“寬”EPR 特征，涉及的摻雜原子比 LID 缺陷多得多。他們假設(shè)并非所有由光引起的原子變化都會(huì)導(dǎo)致 LID。

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