Ricercatori australiani monitorano l'auto-riparazione delle celle solari al silicio dopo i danni causati dai raggi UV
Ricercatori australiani monitorano l'auto-riparazione delle celle solari al silicio dopo i danni causati dai raggi UV
Gli ingegneri dell'Università del Nuovo Galles del Sud hanno sviluppato una tecnica di monitoraggio in tempo reale che rivela come le celle solari al silicio possano autoripararsi dopo i danni indotti dai raggi ultravioletti, offrendo nuove informazioni sul degrado dei pannelli solari e sulle prestazioni nel corso della loro vita.
Immagine: UNSW
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Da pv magazine Australia
I ricercatori dell'Università del Nuovo Galles del Sud (UNSW) hanno sviluppato un nuovo metodo per monitorare i cambiamenti dei legami chimici nelle celle solari al silicio in funzione, mentre si degradano sotto l'esposizione alla luce ultravioletta (UV) e durante il recupero sotto la luce solare visibile.
Il team di ricerca, guidato dal professor Xiaojing Hao di Scientia, ha affermato che la nuova tecnica di monitoraggio non distruttivo potrebbe aiutare i produttori a testare e certificare i pannelli solari in modo più accurato ed efficiente.
"Questo nuovo metodo può essere utilizzato direttamente sulla linea di produzione per verificare rapidamente quanto bene le celle solari resistono ai danni dei raggi UV, rendendolo utile per il futuro controllo di qualità durante la produzione", ha affermato Hao.
La degradazione indotta dai raggi UV ha portato a perdite di efficienza fino al 10% in numerosi siliciostrutture delle celle solari, tra cui eterogiunzione (HJT), emettitore passivato e cella posteriore (PERC) e contatto passivato con ossido di tunnel (TOPCon). È stato riportato che questa degradazione è recuperabile in determinate condizioni, come l'immersione in luce, ma in precedenza lo studio di tali processi richiedeva il sezionamento delle celle o l'utilizzo di misurazioni elettriche indirette.
Il team dell'UNSW ha utilizzato la spettroscopia Raman ultravioletta, che sfrutta i laser per rivelare le vibrazioni molecolari di un materiale, per monitorare i cambiamenti dei legami chimici nelle cellule operative esposte prima alla luce UV e poi alla luce solare visibile, consentendo l'osservazione microscopica dei processi di danneggiamento e recupero.
"Questa tecnica funziona un po' come una macchina fotografica. Invece di misurare semplicemente quanta energia produce la cella, possiamo vedere direttamente come il materiale stesso cambia in tempo reale", ha affermato Ziheng Liu, autore corrispondente dell'articolo di ricerca pubblicato su Energy & Environmental Science.
“Normalmente possiamo misurare solo ilpotenza di uscitaCiò è già stato osservato da molte persone, ma con questo nuovo metodo stiamo anche spiegando il meccanismo e possiamo vedere il cambiamento a livello materiale."
Il gruppo di ricerca dell'UNSW comprendeva Ziheng Liu, Pengfei Zhang, Xiaojing Hao e Caixia Li.Immagine: UNSW/Robert Largent
La tecnica ha rivelato che la luce UV altera inizialmente i legami chimici che coinvolgono idrogeno, silicio e boro in prossimità della superficie cellulare, indebolendo gli strati di passivazione e riducendo le prestazioni. Quando le cellule sono state esposte alla luce solare visibile, i ricercatori hanno osservato che il materiale tornava parzialmente al suo stato originale, poiché gli atomi di idrogeno migravano verso la superficie e i legami spezzati si riformavano.
"Questo conferma che il recupero non è solo un effetto elettrico", ha detto Liu. "Il materiale stesso si sta riparando a livello atomico."
Liu ha affermato che la capacità di osservare direttamente i cambiamenti reversibili dei materiali ha importanti implicazioni per i test dei moduli e la valutazione dell'affidabilità.
"Questo approccio aiuta a distinguere tra un vero degrado a lungo termine e cambiamenti reversibili", ha affermato. "Questa distinzione è essenziale per una previsione accurata della durata della vita".
I ricercatori hanno affermato che il metodo aiuta anche a spiegare perché alcune celle solari si degradano più di altre, a causa di scelte progettuali come lo spessore dello strato di passivazione o le proprietà del rivestimento superficiale che influenzano il modo in cui l'idrogeno si muove durante l'esposizione ai raggi UV e il recupero.
"Questa conoscenza consentirebbe ai produttori di effettuare compromessi consapevoli tra efficienza massima, durata e costi", hanno affermato, aggiungendo che il metodo potrebbe essere utilizzato per selezionare nuovi materiali, condizioni di lavorazione o modifiche di progettazione prima che le celle vengano integrate in pannelli solari completi.
"Questo lavoro ci fornisce un quadro più chiaro di come si comportano le celle solari nel mondo reale", ha affermato Hao. "Con strumenti di monitoraggio migliori, possiamo progettare test migliori, pannelli migliori e, in definitiva, sistemi più affidabili.sistemi di energia solare.”