より良いシリコンソーラーパネル

米国エネルギー省&＃39;の国立再生可能エネルギー研究所（NREL）とコロラド鉱山学校の研究者は、効率の低下を引き起こすシリコン太陽電池の欠陥を特定するために新しい技術を適用しています。 原子レベルで学んだ教訓は、光による劣化として知られているものに対してメーカーが製品を強化する方法の改善につながる可能性があります。

光誘起劣化（LID）は、シリコン太陽電池の効率を約2％低下させます。これにより、フィールドに導入された技術の30年から40年の寿命にわたって出力が大幅に低下します。 シリコン製の太陽電池は世界市場の96％以上を占めており、これらのセルの製造に使用される最も一般的に使用されている半導体は、ホウ素をドープしたシリコン製です。 しかし、ホウ素をドープしたシリコンはLIDの影響を受けやすいため、メーカーはソーラーモジュールを安定させる方法を開発しました。

原子レベルでの欠陥の理解なしに、研究者はそれらのモジュールの安定性を予測することは不可能であると言いました。

& quot;一部のモジュールは完全に安定しています。 それらのいくつかは半分しか安定化されていません、& quot; 博士号を取得したアビゲイル・マイヤーは言った。 鉱山の候補者およびNRELの研究者。 彼女は、LID現象の原因を特定するための取り組みを詳述した新しい論文の筆頭著者です。 記事& quot;ホウ素をドープしたチョクラルスキーシリコン太陽電池の光誘起効率劣化欠陥の原子構造、& quot; ジャーナルに掲載エネルギー&アンプ; 環境科学.

彼女の共著者は、すべてNRELのVincenzo LaSalvia、William Nemeth、Matthew Page、David Young、PaulStradinsです。 鉱山出身のスミト・アガーウォール、マイケル・ヴェヌーティ、セレナ・エレ​​イ。 研究について相談した元鉱山教授のP.クレイグテイラー。

NRELのシリコン太陽光発電研究の主任科学者でプロジェクトリーダーであるStradinsは、LIDの問題は何十年にもわたって研究されてきたが、劣化の原因の正確な微視的性質は特定されていないと述べた。 研究者たちは、間接的な実験と理論を通じて、使用するホウ素が少ないか、シリコンに存在する酸素が少ないと問題が減少すると結論付けました。

NRELと鉱山の研究者間のコラボレーションは、LIDの原因となる欠陥を特定するために電子常磁性共鳴（EPR）に依存していました。 サンプルの太陽電池が光によってさらに劣化するにつれて、顕微鏡検査で初めて明確な欠陥の兆候が明らかになりました。 科学者が経験的な& quot;再生& quot;を適用すると、欠陥の兆候は消えました。 業界が採用しているLIDを治療するプロセス。 驚いたことに、研究者たちは2番目の& quot;広い& quot;も見つけました。 LID欠陥よりもはるかに多くのドーパント原子が関与する、露光の影響を受けるEPRシグネチャ。 彼らは、光によって引き起こされるすべての原子変化がLIDにつながるわけではないという仮説を立てました。

科学者たちは、LIDを研究するために開発された技術を拡張して、シリコン太陽電池や、テルル化カドミウムやペロブスカイトなどの太陽光発電に使用される他の半導体材料の劣化欠陥を明らかにすることができます。

エネルギー省内の太陽エネルギー技術事務所が研究に資金を提供しました。