Panel Surya Silikon yang Lebih Baik

Para peneliti di Departemen Energi AS' Laboratorium Energi Terbarukan Nasional (NREL) dan Sekolah Pertambangan Colorado menerapkan teknik baru untuk mengidentifikasi cacat pada sel surya silikon yang menyebabkan penurunan efisiensi. Pelajaran yang dipetik di tingkat atom dapat mengarah pada perbaikan dalam cara produsen memperkuat produk mereka terhadap apa yang dikenal sebagai degradasi yang disebabkan oleh cahaya.

Degradasi yang diinduksi cahaya, atau LID, mengurangi efisiensi sel surya silikon sekitar 2%, yang menambahkan hingga penurunan yang signifikan dalam output daya selama umur 30 hingga 40 tahun dari teknologi yang digunakan di lapangan. Sel surya yang terbuat dari silikon menguasai lebih dari 96% pasar global, dan semikonduktor yang paling umum digunakan dalam pembuatan sel ini terbuat dari silikon yang didoping boron. Tetapi silikon yang didoping boron rentan terhadap LID, sehingga produsen telah mengembangkan metode untuk menstabilkan modul surya.

Tanpa pemahaman tentang cacat pada tingkat atom, para peneliti mengatakan tidak mungkin untuk memprediksi stabilitas modul tersebut.

& quot;Beberapa modul distabilkan sepenuhnya. Beberapa dari mereka hanya setengah stabil," kata Abigail Meyer, seorang Ph.D. kandidat di Pertambangan dan peneliti di NREL. Dia adalah penulis utama makalah baru yang merinci upaya untuk menunjukkan dengan tepat sumber fenomena LID. Artikel,"Struktur Atom dari Cacat Penurunan Efisiensi yang Diinduksi Cahaya pada Sel Surya Silikon Czochralski yang Didoping Boron," muncul di jurnalEnergi& Ilmu Lingkungan.

Rekan penulisnya adalah Vincenzo LaSalvia, William Nemeth, Matthew Page, David Young, Paul Stradins, semuanya dari NREL; Sumit Agarwal, Michael Venuti, dan Serena Eley, yang berasal dari Pertambangan; dan P. Craig Taylor, seorang pensiunan profesor Pertambangan yang menjadi konsultan dalam penelitian tersebut.

Stradins, seorang ilmuwan utama dan pemimpin proyek dalam penelitian fotovoltaik silikon di NREL, mengatakan masalah LID telah dipelajari selama beberapa dekade tetapi sifat mikroskopis yang tepat dari apa yang menyebabkan degradasi belum ditentukan. Para peneliti telah menyimpulkan, melalui eksperimen dan teori tidak langsung, bahwa masalah berkurang ketika boron lebih sedikit digunakan atau ketika lebih sedikit oksigen hadir dalam silikon.

Kolaborasi antara NREL dan peneliti Pertambangan mengandalkan resonansi paramagnetik elektron (EPR) untuk mengidentifikasi cacat yang bertanggung jawab atas LID. Untuk pertama kalinya, pemeriksaan mikroskopis mengungkapkan tanda cacat yang berbeda karena sel surya sampel menjadi lebih terdegradasi oleh cahaya. Tanda cacat menghilang ketika para ilmuwan menerapkan"regenerasi" empiris; proses untuk menyembuhkan LID yang telah diadopsi industri. Yang mengejutkan mereka, para peneliti juga menemukan yang kedua,"broad" Tanda tangan EPR dipengaruhi oleh paparan cahaya, melibatkan lebih banyak atom dopan daripada cacat LID. Mereka berhipotesis bahwa tidak semua perubahan atom yang disebabkan oleh cahaya mengarah ke LID.

Teknik yang dikembangkan untuk mempelajari LID dapat diperluas untuk mengungkapkan jenis cacat degradasi lainnya pada sel surya silikon dan bahan semikonduktor lain yang digunakan dalam fotovoltaik termasuk kadmium telluride dan perovskit, catat para ilmuwan.

Kantor Teknologi Energi Surya di dalam Departemen Energi mendanai penelitian tersebut.