美國能源部國家可再生能源實(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)來識(shí)別導(dǎo)致硅太陽電池效率下降的缺陷。在原子水平上獲得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)可以令制造商推動(dòng)產(chǎn)品改進(jìn)，防止所謂的光致衰減。
        光致衰減，或稱LID，會(huì)令硅太陽電池的效率下降約2%。這一領(lǐng)域中所使用的技術(shù)的壽命為30-40年，2%的降幅會(huì)導(dǎo)致輸出功率大幅下降。由硅制成的太陽電池占全球市場(chǎng)的96%以上，這些電池中最常用的半導(dǎo)體由摻硼硅制成。但是，摻硼硅容易受到LID的影響，所以制造商們開發(fā)出了穩(wěn)定太陽能組件的方法。
        研究人員表示，如果不了解原子層面的缺陷，就不可能預(yù)測(cè)這些組件的穩(wěn)定性。
礦業(yè)學(xué)院博士候選人兼NREL研究員Abigail Meyer表示，“有些組件是完全穩(wěn)定的，有些只是半穩(wěn)定。”作為主要作者，她攥寫了一篇新論文，詳細(xì)介紹了為確定LID現(xiàn)象的來源所做的努力。這篇題為 "摻硼Czochralski硅太陽電池光致效率衰減的原子結(jié)構(gòu)”的文章發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志上。
        共同作者包括來自NREL的Vincenzo LaSalvia, William Nemeth, Matthew Page, David Young, Paul Stradins；來自礦業(yè)學(xué)院的Sumit Agarwal, Michael Venuti和Serena Eley；還有為研究提供咨詢的礦業(yè)學(xué)院退休教授P. Craig Taylor。
        NREL的首席科學(xué)家兼硅光伏研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Stradins表示，LID問題已經(jīng)被研究了幾十年，但導(dǎo)致衰減的、確切的微觀特性還沒有確定。研究人員通過間接實(shí)驗(yàn)和理論得出的結(jié)論是，當(dāng)使用較少的硼，或者硅中氧含量較少時(shí)，這些問題的出現(xiàn)就會(huì)減少。
        以電子順磁共振（EPR）為基礎(chǔ)，NREL和礦業(yè)學(xué)院研究人員合作確定造成LID的缺陷。隨著太陽能電池樣本在光照下出現(xiàn)衰減，顯微鏡下的檢查首次顯示了一個(gè)明顯的缺陷特征。
        當(dāng)科學(xué)家們采用業(yè)界使用的“再生”工藝來解決LID問題時(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)“廣泛”的EPR特征，其中涉及的摻雜原子比LID缺陷多得多。他們推測(cè)，并非所有由光誘導(dǎo)的原子變化都會(huì)導(dǎo)致LID。
        科學(xué)家們指出，包括碲化鎘和過氧化物在內(nèi)，為研究LID開發(fā)的技術(shù)可以擴(kuò)展到硅太陽能電池以及其他光伏半導(dǎo)體材料出現(xiàn)的，其他類型的衰減缺陷。能源部的太陽能技術(shù)辦公室資助了這項(xiàng)研究。