Dentro la cella solare per studiare la degradazione indotta dalla luce

Per la prima volta attraverso la risonanza paramagnetica elettronica è stata identificata la firma distintiva del difetto LID, responsabile di importanti perdite di potenza in celle e moduli fotovoltaici

degradazione indotta dalla luce
Credits: NREL

Cosa è la Degradazione Indotta dalla Luce o LID?

(Rinnovabili.it) – Dentro i segreti microscopici della cella solare per scoprire i difetti che ne diminuiscono l’efficienza. A compiere lo speciale viaggio sono oggi i  ricercatori del National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Dipartimento statunitense dell’Energia. Assieme ai colleghi della Colorado School of Mines hanno messo alla prova una nuova tecnologia su un vecchio problema: la Degradazione Indotta dalla Luce o LID per usare l’acronimo inglese (Light Induced Degradation).

Si tratta di fenomeno ben noto dall’industria fotovoltaica. Si registra nelle prime ore di esposizione alla luce ed è causata da composti instabili presenti nelle celle solari in silicio cristallino. Durante la creazione dei cristalli di silicio nel fotovoltaico, infatti, rimangono delle tracce di ossigeno; queste al sole possono diffondersi in tutto il reticolo creando complessi con gli accettori droganti del boro, capaci di ridurre l’efficienza del fotovoltaico fino a 2%.

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La percentuale potrebbe apparire piccola ma si traduce in un calo significativo della potenza erogabile nell’arco di vita della cella solare. I produttori nel tempo hanno attuato diverse strategie per ridurre al minimino la degradazione indotta dalla luce. Tuttavia la comprensione a livello atomico del difetto appare ancora un mistero. Di conseguenza risulta difficile prevedere la stabilità dei pannelli fotovoltaici. “Alcuni sono completamente stabilizzati. Altri lo sono solo a metà”, spiega Abigail Meyer, ricercatrice del NREl e autrice principale di un nuovo articolo che descrive in dettaglio gli sforzi per individuare la fonte del fenomeno LID. 

Per far chiarezza sul problema, gli scienziati hanno impiegato la risonanza paramagnetica elettronica (EPR). Si tratta di tecnica spettroscopica che permette di identificare i difetti responsabili a livello microscopico. Per la prima volta, l’esame ha rivelato una firma distintiva del LID. E con grande sorpresa, hanno anche scoperto un secondo “segno” legato all’esposizione luminosa che coinvolge molti più atomi droganti di quanti siano i difetti del LID. Hanno ipotizzato quindi che non tutti i cambiamenti atomici indotti dalla luce portino necessariamente al LID.

Le tecniche sviluppate per studiare la degradazione indotta dalla luce possono essere estese allo studio di altri tipi di difetti di deterioramento nelle celle solari al silicio e in altri materiali semiconduttori utilizzati nel fotovoltaico, tra cui il tellururo di cadmio e le perovskiti. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Energy & Environmental Science.

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