Группа исследователей из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралии совершила значительный прорыв в изучении процессов деградации и естественного восстановления кремниевых солнечных элементов. Их работа позволила детально исследовать, как именно ультрафиолетовое излучение влияет на структуру панелей, а также выявить, каким образом обычный солнечный свет способствует их самовосстановлению на атомном уровне.
Об этом сообщает Finway
Уникальная лазерная методика исследования
Ученые впервые использовали новейший метод ультрафиолетовой рамановской спектроскопии для наблюдения за изменениями в структуре кремниевых элементов в режиме реального времени. Эта технология позволяет анализировать молекулярные колебания материала без повреждения панели, что дает возможность фиксировать не только потерю электрической мощности, но и химические изменения на глубинном уровне.
«С помощью этого метода мы можем видеть не только исходную электрическую мощность, но и непосредственные химические изменения внутри работающего элемента на микроскопическом уровне», – объясняют исследователи.
Во время эксперимента было установлено, что под воздействием УФ-лучей разрушаются химические связи между атомами водорода, кремния и бора на поверхности элементов, что приводит к снижению эффективности панелей. Однако, когда на элементы воздействует видимый свет, атомы водорода возвращаются на поверхность, а разорванные связи восстанавливаются, возвращая материалу первоначальную структуру.
Значение открытия для отрасли возобновляемой энергетики
Полученные результаты позволяют по-новому оценить срок службы солнечных панелей. Ранее ускоренные тесты старения давали завышенно пессимистичные прогнозы, поскольку не учитывали способность материала к регенерации. Новый подход позволяет различать временные и необратимые повреждения и точнее предсказывать долговечность солнечных систем. Доктор Цзихен Лю отмечает, что разработанная методика определения чувствительности к ультрафиолету занимает всего несколько секунд, что делает её идеальной для применения на производственных линиях. Это позволяет производителям проверять качество и тестировать новые материалы еще до сборки полноценный солнечных модулей.
Публикация результатов в журнале Energy & Environmental Science открывает новые возможности для создания более надежных и долговечных солнечных электростанций. Понимание механизмов повреждения и самовосстановления поможет инженерам разрабатывать инновационные системы, которые максимально эффективно используют природные циклы материалов, повышая эффективность и стабильность возобновляемой энергетики в мире.