Група дослідників з Університету Нового Південного Уельсу (UNSW) в Австралії зробила значний крок у вивченні процесів деградації та самовідновлення кремнієвих сонячних елементів.
Про це розповідає UBB
Вчені вперше використовували новітню лазерну методику, що дозволила в реальному часі зафіксувати, як ультрафіолетове (УФ) випромінювання руйнує структуру панелей, а звичайне сонячне світло здатне відновлювати їх на атомному рівні. Кремнієві елементи, які є основою світового ринку фотоелектрики, дуже чутливі до впливу ультрафіолету. Тривала експлуатація на відкритому повітрі призводить до деградації, спричиненої ультрафіолетом (UVED). Раніше було встановлено, що після прискорених тестів, які імітують 2000 годин опромінення, ефективність панелей може знижуватися на 10 відсотків. Хоча раніше фіксувалося певне відновлення потужності, природа цього процесу залишалася загадкою.
Професорка Сяоцзін Хао, яка очолила дослідження, разом із колегами застосувала метод ультрафіолетової раманівської спектроскопії. Ця технологія дозволяє аналізувати молекулярні коливання матеріалу без шкоди для самої панелі. За словами дослідників, метод працює подібно до високоточної камери, яка демонструє не лише вихідну електричну потужність, а й хімічні зміни всередині працюючого елемента на мікроскопічному рівні.
Експеримент виявив, що під впливом УФ-променів руйнуються хімічні зв’язки між атомами водню, кремнію та бору поблизу поверхні елемента. Це призводить до ослаблення пасивного шару, внаслідок чого знижується здатність пристрою генерувати струм. Однак під впливом видимого сонячного спектра відбувається захоплюючий процес: атоми водню повертаються на поверхню, порвані зв’язки відновлюються, а структура матеріалу повертається до початкового стану.
Це відкриття є критично важливим для індустрії. Раніше прискорені випробування на старіння могли давати занадто песимістичні прогнози, оскільки не враховували регенераційні можливості матеріалу. Нова методика дозволяє розрізняти тимчасові та незворотні пошкодження, що забезпечує точніші прогнози терміну служби сонячних систем. Доктор Цзихен Лю зазначив, що новий метод дозволяє виявити чутливість до ультрафіолету всього за кілька секунд, що робить його ідеальним для контролю якості на виробничих лініях. Виробники зможуть тестувати нові матеріали та конструктивні зміни ще до складання готових сонячних модулів.
Результати дослідження, опубліковані в журналі Energy & Environmental Science, відкривають нові перспективи для створення надійніших та довговічніших систем відновлювальної енергії. Розуміння поведінки сонячних панелей в реальних умовах експлуатації дозволить інженерам проектувати системи, які максимально ефективно використовують природні цикли пошкодження та відновлення.