Революційний крок у сфері зеленої енергетики. Дослідники з Австралії виявили новий метод відновлення сонячних панелей.

Група дослідників з Університету Нового Південного Уельсу (UNSW) в Австралії здійснила важливий крок у розумінні процесів деградації та самовідновлення кремнієвих сонячних елементів.

Завдяки сучасним лазерним технологіям дослідники вперше змогли в режимі реального часу спостерігати, як ультрафіолетове (УФ) випромінювання пошкоджує структуру панелей, а також як звичайне сонячне світло може відновлювати їх на атомному рівні природним шляхом.

Кремнієві компоненти, які в даний час переважають на світовому ринку фотоелектричних систем, виявляються надзвичайно вразливими до впливу ультрафіолетового випромінювання. Тривале використання на відкритому повітрі призводить до явища, яке називають ультрафіолетовою деградацією (UVED). Раніші дослідження показали, що після проведення прискорених тестів, що імітують 2000 годин впливу, що відповідає тривалому періоду реального використання, ефективність сонячних панелей може знижуватися на 10%. Хоча раніше спостерігалися випадки часткового відновлення потужності, механізм цього процесу залишався невідомим.

Професорка Сяоцзін Хао, яка керує проєктом, разом із командою використала технологію ультрафіолетової раманівської спектроскопії. Цей метод дозволяє досліджувати молекулярні коливання матеріалів без їх пошкодження. Дослідники зазначають, що даний підхід нагадує роботу високоякісної камери, яка здатна фіксувати не лише вихідну електричну потужність, але й детальні хімічні зміни, що відбуваються всередині активного елемента на мікроскопічному рівні.

Дослідження виявило, що під впливом ультрафіолетового випромінювання порушуються хімічні зв'язки між атомами водню, кремнію та бору на поверхні матеріалу. Це веде до зниження стабільності пасивного шару, що, у свою чергу, зменшує ефективність генерації струму пристроєм. Проте, коли матеріал піддається впливу видимого спектра сонячного світла, відбувається вражаючий процес: атоми водню повертаються на поверхню, зламані зв'язки відновлюються, а структура матеріалу відновлює свої первісні характеристики.

Це відкриття має критичне значення для індустрії. Досі прискорені випробування на старіння могли давати занадто песимістичні прогнози, оскільки не враховували здатність матеріалу до регенерації. Нова методика дозволяє розрізняти тимчасові та незворотні пошкодження, що забезпечує точніше прогнозування терміну служби сонячних систем.

Доктор Цзихен Лю підкреслив, що нова методика здатна визначити чутливість до ультрафіолетового випромінювання всього за кілька секунд. Цей підхід робить технологію відмінним інструментом для контролю якості на виробничих лініях. Виробники матимуть можливість перевіряти нові матеріали та конструктивні зміни до того, як елементи будуть зібрані в готові сонячні панелі.

Результати дослідження, опубліковані в журналі Energy & Environmental Science, відкривають шлях до створення більш надійних і довговічних систем відновлюваної енергії. Розуміння поведінки сонячних панелей у реальних умовах експлуатації дозволить інженерам проєктувати системи, які максимально ефективно використовують природні цикли пошкодження та відновлення.