(Noticias de Nanowerk) Un equipo de investigación de energía solar fotovoltaica de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) ha demostrado por primera vez que este ‘complejo de boro-oxígeno’ dañino en las obleas de silicio puede provenir de dos ‘trampas’ distintas y medidas directamente (trampas H375 y H400 ) surge (Revista IEEE de fotovoltaica«Propiedades electrónicas del defecto de boro-oxígeno precursor de la degradación inducida por la luz en el silicio»).
Las «trampas» son lugares donde un electrón queda «atrapado» en un semiconductor. Estas trampas son altamente indeseables porque evitan que los electrones se muevan rápidamente para que puedan usarse o recolectarse; por ejemplo en una batería.
Hechos importantes
– ¿Cuál es el efecto de degradación del boro-oxígeno en las células solares? Como parte natural de su ciclo de vida de más de 20 años que absorbe la luz y el calor del sol, la capacidad de generación de energía de las células solares disminuye con el tiempo debido a un defecto que solo es observable cuando se exponen a la luz solar. Un efecto comúnmente conocido como degradación inducida por la luz o «LID»; resultado de una combinación de impurezas de boro y oxígeno en el silicio, los materiales utilizados en las células solares.
– El 95% de todos los paneles solares se ven afectados por el complejo boro-oxígeno, que se ha estudiado durante décadas con la esperanza de eliminar o reducir en gran medida sus efectos. Todavía no está claro qué está causando exactamente el deterioro, pero algunas causas posibles se han debatido y documentado en la literatura durante más de 40 años:
“Los módulos muestran tasas de pérdida de rendimiento de alrededor del 3 % durante el primer año de uso. A partir de entonces, se dice que ocurre un fenómeno conocido como estabilización de energía, que se relaciona con menores pérdidas de energía durante los años posteriores de uso a tasas típicamente alrededor del 0,8%. Esto indica que las tasas de degradación son más evidentes inicialmente.
La LID de un módulo fotovoltaico se refiere a la pérdida de energía y otras pérdidas de energía de las células solares de silicio dopado con boro cristalino de tipo p después de las primeras horas después de la radiación solar. LID típicamente varía entre 1-3%. La degradación celular por la luz solar depende en gran medida de la calidad de la oblea fabricada y es el resultado de un defecto conocido como «complejo boro-oxígeno». Este defecto ocurre porque el oxígeno queda atrapado en el silicio durante el “proceso Czochralski” durante la fabricación”.
– LID se atribuye a una combinación de impurezas de boro y oxígeno en el silicio (“un complejo de boro-oxígeno”). Sin embargo, muchas de sus propiedades y naturaleza siguen siendo desconocidas a día de hoy, dados los retos que plantea su observación y caracterización microscópica. De hecho, no ha habido informes de observación química directa de este complejo, y los científicos se han basado en varios métodos indirectos para comprender el mecanismo de formación y calcular algunas estimaciones aproximadas de su impacto en la eficiencia.
Ambas trampas se observaron mediante espectroscopía directa de espectroscopia transitoria de nivel profundo (DLTS), que es una técnica muy poderosa y única utilizada en la industria de los semiconductores para medir la actividad eléctrica de las impurezas en un material determinado. Dado que las células solares son dispositivos eléctricos, es de suma importancia asegurarse de que el silicio no contenga impurezas/defectos eléctricamente activos.
Usando una combinación de DLTS y otras técnicas de espectroscopia, los investigadores también han podido determinar directamente la sección transversal de captura de electrones del «complejo boro-oxígeno» que causa LID e identificar qué tan grande es la trampa en la que los electrones pueden quedar atrapados: una propiedad clave para estimar qué tan perjudicial es un contaminante para el rendimiento de la celda solar.
