← Tilbage til Energy & Power Management kategori

Solar Cell Defekt Mystery Løst Efter Decennier Of Global Effort

silicium sol gård

Et team af forskere ved University of Manchester har løst en nøglefeil i solpaneler efter 40 års forskning rundt om i verden.

Solpaneler er blandt de mest tilgængelige systemer til at generere energi gennem vedvarende kilder på grund af deres relative omkostninger og forbrugernes tilgængelighed. Imidlertid opnår flertallet af solceller kun 20% effektivitet - for hver kW tilsvarende sollys kan omkring 200W af elektrisk energi genereres.

Nu har et internationalt forskerhold løst et afgørende grundlæggende spørgsmål om materiel defekt, der begrænser og nedbryder solcelleffektiviteten. Problemet har været kendt og studeret i over 40-år, med over 270-forskningspapirer, der tilskrives problemet uden løsning.

Den nye undersøgelse viser den første observation af en tidligere ukendt materialefejl, der begrænser silicium-solcelleffektiviteten.

Professor Tony Peaker, som koordinerede den forskning, der nu er offentliggjort i Journal of Applied Physics, udtalte: "På grund af det miljømæssige og økonomiske virkninger har solpanelet 'effektivitetsforringelse' været genstand for stor videnskabelig og teknisk interesse i de sidste fire årtier. På trods af nogle af de bedste sind i den virksomhed, der arbejder på det, har problemet indtil videre været modstandsdygtigt imod. "

"I løbet af de første driftstimer, efter installationen, falder en solpanel effektivitet fra 20% til omkring 18%. En absolut dråbe 2% i effektivitet kan ikke virke som en big deal, men når du overvejer at disse solpaneler nu er ansvarlige for at levere en stor og eksponentielt voksende brøkdel af verdens samlede energibehov, er det et betydeligt tab af elproduktionskapacitet .”

Energikostnaden ved denne mangel på verdens solcapacitetsmål i 10's gigawatt, svarer til mere energi end produceret af Det Forenede Kongeriges samlede samlede 15-atomkraftværker. Solnedgangen skal derfor opfyldes af andre mindre bæredygtige energikilder, såsom brænding af fossile brændstoffer.

Den tværfaglige eksperimentelle og teoretiske tilgang, som forskerne anvendte, identificerede mekanismen, der var ansvarlig for lysinduceret nedbrydning (LID). Ved at kombinere en specialiseret elektrisk og optisk teknik, kendt som "deep-level transient spectroscopy" (DLTS), har holdet afdækket eksistensen af ​​en materiel defekt, som oprindeligt ligger dormant inden for siliciumbrug til fremstilling af cellerne.

Den elektroniske ladning inden for hovedparten af ​​silicium solcellen er transformeret under sollys, en del af sin energigenererende proces. Holdet fandt ud af, at denne transformation indebærer en yderst effektiv 'fælde', som forhindrer strømmen af ​​fotogenererede ladningsbærere (elektroner).

Dr. Iain crowe sagde: "Denne strøm af elektroner er, hvad der bestemmer størrelsen af ​​den elektriske strøm, som en solcelle kan levere til et kredsløb, alt hvad der hæmmer det effektivt reducerer solcelleffektiviteten og mængden af ​​elektrisk strøm, som kan genereres for et givet niveau af sollys. Vi har bevist manglen eksisterer, det er nu en teknisk løsning, der er nødvendig. "

Industristandardteknikken, der anvendes til at bestemme kvaliteten af ​​siliciummaterialet, måler ladetransportørernes levetid, som er længere i materiale af høj kvalitet med færre "fælder". Forskerne i Manchester ledet af prof Matthew Halsall fandt, at deres observationer var stærkt korrelerede med denne ladetiders levetid, hvilket blev reduceret signifikant efter omdannelse af defekten under belysning. De bemærkede også, at effekten var reversibel, levetiden steg igen, når materialet blev opvarmet i mørket, en proces, der almindeligvis anvendes til at fjerne "fælderne".

Klima krise debat har intensiveret i den seneste hukommelse og drivkraften til vedvarende energi er blevet set som et vigtigt politisk skifte. Mens Storbritannien for nylig brød sin tidligere rekord for at gå en uge uden at bruge kulproduceret kraft, så samme måned, at atmosfærisk CO2 har overskredet det højeste niveau i menneskets historie.

Energi er et af University of Manchesters forskningsbeviser - eksempler på banebrydende opdagelser, tværfagligt samarbejde og tværsektorielle partnerskaber, der tackler nogle af de største spørgsmål, der står over for planeten.

Process Industry Informer

Relaterede nyheder

Giv en kommentar

Dette websted bruger Akismet til at reducere spam. Lær, hvordan dine kommentardata behandles.

Del via