De meilleurs panneaux solaires en silicium

Des chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL) du département américain de l'Énergie's National Renewable Energy Laboratory (NREL) et de la Colorado School of Mines appliquent une nouvelle technique pour identifier les défauts dans les cellules solaires au silicium qui entraînent une baisse d'efficacité. Les leçons apprises au niveau atomique pourraient conduire à des améliorations dans la façon dont les fabricants renforcent leurs produits contre ce que l'on appelle la dégradation induite par la lumière.

La dégradation induite par la lumière, ou LID, réduit l'efficacité des cellules solaires au silicium d'environ 2%, ce qui représente une baisse significative de la puissance de sortie sur la durée de vie de 30 à 40 ans de la technologie déployée sur le terrain. Les cellules solaires en silicium représentent plus de 96 % du marché mondial et le semi-conducteur le plus couramment utilisé dans la fabrication de ces cellules est en silicium dopé au bore. Mais le silicium dopé au bore est sensible au LID, les fabricants ont donc développé des méthodes pour stabiliser les modules solaires.

Sans une compréhension des défauts au niveau atomique, les chercheurs ont déclaré qu'il était impossible de prédire la stabilité de ces modules.

& quot;Certains modules sont complètement stabilisés. Certains d'entre eux ne sont qu'à moitié stabilisés," a déclaré Abigail Meyer, un Ph.D. candidat aux Mines et chercheur au NREL. Elle est l'auteur principal d'un nouvel article détaillant les efforts déployés pour identifier la source du phénomène LID. L'article,"Structure atomique du défaut de dégradation de l'efficacité induite par la lumière dans les cellules solaires au silicium de Czochralski dopés au bore," apparaît dans le journalÉnergie& Sciences de l'environnement.

Ses co-auteurs sont Vincenzo LaSalvia, William Nemeth, Matthew Page, David Young, Paul Stradins, tous de NREL ; Sumit Agarwal, Michael Venuti et Serena Eley, qui viennent de Mines ; et P. Craig Taylor, un professeur des Mines à la retraite qui a été consultant sur la recherche.

Stradins, scientifique principal et chef de projet de recherche sur le photovoltaïque au silicium au NREL, a déclaré que le problème du LID était étudié depuis des décennies, mais que la nature microscopique exacte des causes de la dégradation n'a pas été déterminée. Les chercheurs ont conclu, grâce à l'expérimentation indirecte et à la théorie, que le problème diminue lorsque moins de bore est utilisé ou lorsque moins d'oxygène est présent dans le silicium.

La collaboration entre le NREL et les chercheurs des Mines s'est appuyée sur la résonance paramagnétique électronique (RPE) pour identifier les défauts responsables du LID. Pour la première fois, l'examen microscopique a révélé une signature de défaut distincte à mesure que les cellules solaires de l'échantillon devenaient plus dégradées par la lumière. La signature du défaut a disparu lorsque les scientifiques ont appliqué la"régénération" processus pour guérir le LID que l'industrie a adopté. À leur grande surprise, les chercheurs ont également trouvé un deuxième,"large" Signature EPR affectée par l'exposition à la lumière, impliquant beaucoup plus d'atomes dopants qu'il n'y a de défauts LID. Ils ont émis l'hypothèse que tous les changements atomiques induits par la lumière ne conduisent pas au LID.

Les techniques développées pour étudier le LID peuvent être étendues pour révéler d'autres types de défauts de dégradation dans les cellules solaires au silicium et dans d'autres matériaux semi-conducteurs utilisés dans le photovoltaïque, notamment le tellurure de cadmium et les pérovskites, ont noté les scientifiques.

L'Office des technologies de l'énergie solaire au sein du ministère de l'Énergie a financé la recherche.