(Jenson/iStock) Solarmodule sind fantastische Technologien, aber wir müssen herausfinden, wie wir sie gleichmäßig machen können effizienter – und letztes Jahr haben Wissenschaftler ein 40 Jahre altes Rätsel um eines der Haupthindernisse für mehr Effizienz gelöst.
In der Studie aus dem Jahr 2019 wurde ein bislang unentdeckter Materialfehler bei Silizium zur Herstellung von Solarzellen aufgezeigt. Es könnte für den 2-prozentigen Effizienzabfall verantwortlich sein, den Solarzellen in den ersten Betriebsstunden feststellen können: Lichtinduzierte Degradation (LID).
Multipliziert mit der zunehmenden Anzahl installierter Module in Solarparks auf der ganzen Welt entspricht dieser Rückgang erheblichen Kosten in Gigawatt, die nicht erneuerbare Energiequellen ausgleichen müssen.
Tatsächlich wird geschätzt, dass der geschätzte Effizienzverlust weltweit durch LID mehr Energie ausmacht, als von den 15 Kernkraftwerken des Vereinigten Königreichs erzeugt werden kann. Die neue Entdeckung könnte Wissenschaftlern dabei helfen, einen Teil dieses Defizits auszugleichen.
„Aufgrund der ökologischen und finanziellen Auswirkungen war die ‚Leistungsminderung‘ von Solarmodulen in den letzten vier Jahrzehnten Gegenstand großen wissenschaftlichen und technischen Interesses.“ sagte einer der Forscher , Tony Peaker von der University of Manchester im Vereinigten Königreich, im Juni 2019.
„Obwohl einige der besten Köpfe der Branche daran arbeiteten, hat sich das Problem bisher standhaft einer Lösung widersetzt.“
Um herauszufinden, was 270 Forschungsarbeiten über vier Jahrzehnte zuvor nicht ermitteln konnten, nutzte die neueste Studie eine elektrische und optische Technik namens transiente Tiefenspektroskopie (DLTS), um Schwachstellen im Silizium zu finden.
Hier ist, was die DLTS-Analyse herausgefunden hat: Da die elektronische Ladung in den Solarzellen durch Sonnenlicht umgewandelt wird, wird der Elektronenfluss eingefangen; Dies wiederum verringert die Menge an elektrischer Energie, die erzeugt werden kann.
Das Team stellte fest, dass dieser Defekt so lange schlummert, bis das Solarpanel erhitzt wird.
„Wir haben bewiesen, dass der Fehler vorliegt. Jetzt ist eine technische Lösung erforderlich.“ sagte einer der Forscher , Iain Crowe von der Universität Manchester.
Die Forscher fanden außerdem heraus, dass höherwertiges Silizium Ladungsträger (Elektronen, die die Photonenenergie transportieren) mit einer längeren „Lebensdauer“ aufweist, was die Annahme stützt, dass diese Fallen mit der Verschlechterung der Effizienz verbunden sind.
Darüber hinaus scheint das Erhitzen des Materials im Dunkeln, ein Prozess, der häufig zum Entfernen von Fallen aus Silizium eingesetzt wird, die Verschlechterung umzukehren.
Die Bemühungen, den Wirkungsgrad von Solarmodulen zu steigern, gehen weiter und es werden immer wieder Durchbrüche erzielt im Labor , und die Natur bietet jede Menge davon Effizienztipps sowie. Nachdem das Rätsel um die lichtinduzierte Degradation nun gelöst ist, sollten Solarparks auf der ganzen Welt davon profitieren.
„Ein absoluter Rückgang der Effizienz um 2 Prozent scheint keine große Sache zu sein, aber wenn man bedenkt, dass diese Solarmodule mittlerweile einen großen und exponentiell wachsenden Teil des gesamten Energiebedarfs der Welt decken, ist das ein erheblicher Verlust bei der Stromerzeugung.“ Kapazität,' sagte Peaker .
Die Forschung wurde im veröffentlicht Zeitschrift für Angewandte Physik .
Eine Version dieses Artikels wurde erstmals im Juni 2019 veröffentlicht.