Прорыв в зеленой энергетике. Австралийские исследователи открыли механизм восстановления солнечных панелей

С помощью новейшей лазерной методики ученым впервые удалось в режиме реального времени зафиксировать, как ультрафиолетовое (УФ) излучение разрушает структуру панелей и как обычный солнечный свет способен естественным образом восстанавливать их на атомном уровне.

Кремниевые элементы, которые сейчас доминируют на мировом рынке фотоэлектрики, чрезвычайно чувствительны к ультрафиолетовому воздействию. Длительная эксплуатация под открытым небом приводит к явлению, известному как деградация, вызванная ультрафиолетом (UVED). Предварительные наблюдения показывали, что после ускоренных тестов, имитирующих 2000 часов облучения (что соответствует длительному периоду реальной эксплуатации), эффективность панелей может снижаться на 10 процентов. Хотя определенный уровень восстановления мощности фиксировался и раньше, природа этого процесса оставалась загадкой.

Профессор Сяоцзин Хао, которая возглавила проект, вместе с коллегами применила метод ультрафиолетовой рамановской спектроскопии. Эта технология позволяет анализировать молекулярные колебания материала без разрушения самой панели. По словам исследователей, метод работает подобно высокоточной камере, которая позволяет видеть не только выходную электрическую мощность, но и непосредственные химические изменения внутри работающего элемента на микроскопическом уровне.

Эксперимент показал, что под воздействием УФ-лучей разрушаются химические связи между атомами водорода, кремния и бора вблизи поверхности элемента. Это приводит к ослаблению пассивного слоя, из-за чего способность устройства генерировать ток падает. Однако под воздействием видимого солнечного спектра происходит удивительный процесс: атомы водорода мигрируют обратно к поверхности, разорванные связи восстанавливаются, и структура материала возвращается к исходному состоянию.

Это открытие имеет критическое значение для индустрии. До сих пор ускоренные испытания на старение могли давать слишком пессимистические прогнозы, поскольку не учитывали способность материала к регенерации. Новая методика позволяет различать временные и необратимые повреждения, что обеспечивает более точное прогнозирование срока службы солнечных систем.

Доктор Цзихен Лю отметил, что разработанный метод позволяет выявить чувствительность к ультрафиолету всего за несколько секунд. Это делает технологию идеальным инструментом для контроля качества непосредственно на производственных линиях. Производители смогут тестировать новые материалы и конструктивные изменения еще до того, как элементы будут собраны в готовые солнечные модули.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Energy & Environmental Science, открывают путь к созданию более надежных и долговечных систем возобновляемой энергии. Понимание поведения солнечных панелей в реальных условиях эксплуатации позволит инженерам проектировать системы, которые максимально эффективно используют естественные циклы повреждения и восстановления.