協(xié)調(diào)這項研究的托尼•皮克爾教授表示：由于環(huán)境和財政影響，太陽能電池板的‘效率下降’在過去40年里一直是科學界和工程界非常感興趣的話題。在安裝完成后的最初幾個小時里，光伏組件的效率會從20%下降到18%左右，然而，盡管這個問題已經(jīng)被人們研究了40多年，有270多篇研究論文認為這個問題沒有解決方案。這項新研究首次發(fā)現(xiàn)了一種此前未知的材料缺陷，這種缺陷限制了硅太陽能電池的效率。
研究人員采用的多學科實驗和理論方法確定了光誘導降解(LID)機制。該團隊結(jié)合了一種被稱為“深層瞬態(tài)光譜學”(deep-level transient, DLTS)的特殊光電技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了一種材料缺陷的存在，這種缺陷最初潛伏在用于制造電池的硅材料中。硅太陽能電池內(nèi)部的電荷在陽光下被轉(zhuǎn)化，這是其能量產(chǎn)生過程的一部分。
研究小組發(fā)現(xiàn)，這種轉(zhuǎn)變涉及一個非常有效的“陷阱”，可以阻止光產(chǎn)生的載流子(電子)流動。Iain Crowe博士說：這種電子的流動決定了太陽能電池向電路傳輸電流大小，任何阻礙它的東西都會有效地降低太陽能電池效率，以及在給定的陽光水平下可以產(chǎn)生的電量，現(xiàn)在我們已經(jīng)證明了缺陷的存在，現(xiàn)在需要的是工程修復(fù)。
用于確定硅材料質(zhì)量的工業(yè)標準技術(shù)測量了載流子壽命，高質(zhì)量材料的載流子壽命更長，“陷阱”更少。曼徹斯特大學Matthew Halsall教授領(lǐng)導的研究人員發(fā)現(xiàn)，觀察結(jié)果與電荷載體壽命有很強的相關(guān)性，在光照下缺陷轉(zhuǎn)化后，電荷載體的壽命顯著降低。這種效果是可逆的，當材料在黑暗中加熱時，壽命再次增加，這是一種通常用來消除“陷阱”的過程。其研究成果發(fā)表在《應(yīng)用物理學》上。
