Phát hiện mới về sự suy thoái trong các tế bào quang điện mặt trời

Kết quả, phát hiện thấy, những tổn thất về hiệu suất là do một lượng lớn “khuyết tật” trong vật liệu và sự kết hợp phù hợp giữa ánh sáng và nhiệt độ có thể “chữa lành” nhanh những tổn thương này, thậm chí có thể cải thiện đáng kể hiệu quả tổng thể của tế bào quang điện.

Các nhà khoa học pha tạp chất gali vào tế bào quang năng, sau đó cho tiếp xúc với ánh sáng và nhiệt để tìm hiểu đặc tính hoạt động của PV. Nguồn: PMAC

Các hãng sản xuất tế bào PV silicon thường trộn thêm gali, vì nó được xem là giải pháp cho hiện tượng suy giảm do ánh sáng gây ra bởi sự tương tác giữa oxy và boron. Tuy nhiên, sự chuyển đổi nhanh chóng sang gali đặt ra thêm câu hỏi về cách gali tương tác với các vật liệu khác có trong tế bào và các thành phần mô-đun khác, cũng như cách các cơ chế suy thoái đã biết khác như suy thoái do nhiệt độ tăng do ánh sáng (LETID) có thể bị ảnh hưởng. Đây chính là trọng tâm nghiên cứu của ISFH.

Để sáng tỏ, ISFH đã chế tạo tấm quang điện mặt trời silicon pha tạp gali và đặt chúng dưới ánh sáng mặt trời ở nhiều mức nhiệt khác nhau, để sáng tỏ vì sao hiệu suất lâu dài bị ảnh hưởng. Trong các thí nghiệm, tế bào được chiếu sáng khi đặt trên bếp điện ở nhiệt độ từ 80 độ C đến 160 độ C  tối đa 1.400 giờ, kết quả sự suy giảm liên quan đến LETID, mặc dù ở mức độ thấp hơn nhiều so với hầu hết các tế bào PV pha tạp chất boron.

Hiệu ứng này được mô tả đầy đủ trong bài viết mang tên “Ánh sáng và nhiệt độ tăng gây suy thoái và phục hồi của tấm quang điện mặt trời Czochralski-silicon pha tạp chất gali”, đăng trên tạp chí Scientific Reports.

Cũng qua nghiên cứu, nhóm đề tài còn phát hiện thấy những tế bào tiếp xúc với nhiệt độ cao hơn sẽ mất hiệu suất cao nhất, từ tổn thất hiệu suất tuyệt đối là 0,15% trong một ô khi ở mức nhiệt độ 80 độ C, đến 0,4% ở 140 độ C.

“Việc kích hoạt một lượng lớn khiếm khuyết là nguyên nhân xuất hiện hiệu ứng LeTID trên tấm quang điện mặt trời Cz-Si pha tạp gali. Trong nghiên cứu vòng đời gần đây, chúng tôi gán hiệu ứng này cho hydro, chất này sẽ khuếch tán vào khối silicon trong quá trình nung”, bài viết của ISFH bổ sung thêm.

Khi đạt đến mức suy thoái tối đa, các tế bào được đặt trong các điều kiện thấp hơn với 0,5 độ chiếu sáng của mặt trời và nhiệt độ 44 độ C, thì chu kỳ tái tạo bắt đầu xuất hiện.

“Hiệu suất ổn định của tấm quang điện mặt trời trên 22% đã được đo lường sau khi tái tạo. Điều này có nghĩa, trong phạm vi nhiệt độ không đảm bảo của phép đo hiệu quả, các tế bào được phát triển trên Cz-Si pha tạp chất gali có thể được xem là ‘ổn định lâu dài’ sau tái tạo”, nhóm nghiên cứu kết luận.