Investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EE.UU. y la Escuela de Minas de Colorado están aplicando una nueva técnica para identificar defectos en las células solares de silicio que causan una caída en la eficiencia. Las lecciones aprendidas a nivel atómico podrían conducir a mejoras en la forma en que los fabricantes fortalecen sus productos contra la degradación inducida por la luz o LID.
La degradación inducida por la luz reduce la eficiencia de las células solares de silicio en aproximadamente un 2%, lo que se suma a una caída significativa en la producción de energía durante la vida útil de 30 a 40 años de la tecnología.
Las células solares hechas de silicio representan más del 96% del mercado mundial y el semiconductor más utilizado en la fabricación de estas células está hecho de silicio dopado con boro, el cual es susceptible a la degradación inducida por la luz. Para estabilizar los módulos solares, los fabricantes han desarrollado diversos métodos. Sin embargo, sin una comprensión de los defectos a nivel atómico, es imposible predecir la estabilidad de esos módulos.
Causas de degradación inducida por la luz
La colaboración entre NREL y los investigadores de la Escuela de Minas de Colorado se basó en una resonancia paramagnética electrónica (EPR, electron paramagnetic resonance) para identificar los defectos responsables de la LID. En un principio, el examen microscópico reveló un defecto característico diferente a medida que las células solares de muestra se iban degradando por la luz. Este defecto desapareció cuando los científicos aplicaron el proceso empírico de regeneración que utiliza la industria. Para su sorpresa, encontraron una segunda señal EPR más amplia afectada por la exposición a la luz, que involucra muchos más átomos dopantes que defectos de LID. Entonces, plantearon la hipótesis de que no todos los cambios atómicos inducidos por la luz conducen a la LID.
Las técnicas desarrolladas para estudiar la LID pueden extenderse para revelar otros tipos de defectos degradantes en las células solares de silicio y en otros materiales semiconductores utilizados en la energía fotovoltaica, incluidos el telururo de cadmio y las perovskitas.
La autora principal del artículo es la estudiante de doctorado Abigail Meyer, siendo coautores Vincenzo LaSalvia, William Nemeth, Matthew Page, David Young, Paul Stradins, todos de NREL; Sumit Agarwal, Michael Venuti y Serena Eley, de la Escuela de Minas; y P. Craig Taylor, profesor de Minas jubilado. La investigación ha sido financiada por la Oficina de Tecnologías de Energía Solar del Departamento de Energía.