Agnieszka Serafinowicz<p><strong>Nowoczesne panele słoneczne tracą moc przez promienie UV. Naukowcy odkryli słabość technologii TOPCon</strong></p><p>W nieustannym dążeniu do coraz wyższej wydajności paneli fotowoltaicznych, technologia TOPCon stała się jednym z wiodących rozwiązań na rynku. Jednak jak pokazuje najnowsze badanie naukowe, ta obiecująca technologia ma swoją piętę achillesową.<br></p><p>Tą słabością jest nieoczekiwana podatność na degradację pod wpływem promieniowania ultrafioletowego. Choć niektóre media przedstawiają to jako „ukrywaną przez producentów prawdę”, w rzeczywistości jest to przykład procesu naukowego, który pomaga udoskonalać technologię i zrozumieć jej ograniczenia. Szerzenie spisków na tej podstawie, co robią niektóre media, to tylko dolewanie oliwy do dezinformacyjnego ognia. Wróćmy jednak do paneli.</p><p><strong>Niewidzialny wróg – nieproporcjonalny wpływ UV-B</strong></p><p>Badacze z renomowanego australijskiego uniwersytetu UNSW odkryli, że za nieoczekiwaną degradację ogniw TOPCon odpowiada głównie mało znana składowa promieniowania UV – ultrafiolet B (UV-B). Choć stanowi on zaledwie 1,5% całego promieniowania UV docierającego do Ziemi, jego niszczycielski wpływ jest nieproporcjonalnie duży. Testy laboratoryjne wykazały, że niewielka dawka UV-B powoduje znacznie większy wzrost degradacji niż dawka promieniowania UV-A (stanowiącego 98,5% widma UV), która musiałaby być prawie 70 razy większa, by osiągnąć podobny efekt.</p><p>Mechanizm tego zjawiska leży w wysokiej energii fotonów UV-B. Są one w stanie skutecznie zrywać delikatne wiązania krzemowo-wodorowe (Si-H) w strukturze ogniwa, co prowadzi do zwiększonej rekombinacji nośników ładunku i w konsekwencji – do spadku wydajności panelu.</p><p><strong>Asymetria w budowie i realne konsekwencje</strong></p><p>Co ciekawe, naukowcy odkryli, że to asymetryczna budowa ogniw TOPCon jest przyczyną problemu. Ustalili, że ich przednia powierzchnia jest nieoczekiwanie podatna na degradację pod wpływem UV-B, podczas gdy tylna pozostaje odporna. Okazało się, że kluczowe znaczenie ma grubość ochronnej warstwy domieszkowanego polikrzemu; dopiero warstwa o grubości około 150 nm stanowi skuteczną barierę.</p><p>Problem nie jest jedynie teoretyczny. Potwierdzają go dane z testów polowych, publikowane przez niezależną firmę badawczą Kiwa PVEL. W raporcie z 2024 roku odnotowano, że aż 40% testowanych, komercyjnie dostępnych modułów TOPCon straciło ponad 5% mocy po ekspozycji na standardową dawkę promieniowania UV. Paradoksalnie, problem częściowo nasilają nowoczesne materiały enkapsulacyjne, które, w celu maksymalizacji wydajności, są coraz bardziej przezroczyste dla promieni UV, wystawiając ogniwa na ich działanie.</p><p><strong>Czym są i dlaczego panele TOPCon są tak obiecujące?</strong></p><p>TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) to jedna z najnowocześniejszych i najbardziej obiecujących technologii w produkcji ogniw słonecznych, uznawana za następcę starszej, ale wciąż popularnej technologii PERC.</p><p>Jej główną zaletą jest wyższa wydajność, czyli zdolność do przekształcania większej ilości energii słonecznej na prąd elektryczny. Dzieje się tak dzięki specjalnej budowie ogniwa. W uproszczeniu, technologia TOPCon wykorzystuje ultracienką warstwę tlenku krzemu (tzw. tlenek tunelowy) oraz dodatkową warstwę polikrzemu.</p><p>Można to porównać do bardzo selektywnej bramki (lub precyzyjnego zaworu zwrotnego). Pozwala ona elektronom, które zostały wzbudzone przez światło słoneczne, swobodnie opuścić ogniwo i popłynąć do obwodu, ale jednocześnie skutecznie blokuje im drogę powrotu. Ten proces, zwany pasywacją, znacząco ogranicza straty energii (tzw. rekombinację).</p><p>Dzięki temu panele TOPCon osiągają wyższą sprawność i lepiej radzą sobie w warunkach słabszego oświetlenia w porównaniu ze starszymi technologiami, co czyni je tak atrakcyjnymi na rynku.</p><p><strong>Wyzwanie dla branży i szansa na przyszłość</strong></p><p>Odkrycie australijskiego zespołu nie jest jednak wyrokiem dla technologii TOPCon. Wręcz przeciwnie – daje ono producentom bezcenną wiedzę i narzędzia. Celowe wykorzystanie UV-B w testach laboratoryjnych pozwala teraz w ciągu zaledwie kilku dni zasymulować długoterminowy wpływ promieniowania, co wcześniej wymagało wielomiesięcznych badań. To szansa na szybkie testowanie nowych materiałów i znalezienie optymalnego balansu między rekordową wydajnością a wieloletnią trwałością, co ostatecznie przełoży się na lepsze i bardziej niezawodne produkty dla nas wszystkich.</p><blockquote><p><a href="https://imagazine.pl/2023/04/03/fotowoltaika-nie-fotosynteza-naukowcy-wlasnie-odkryli-nieznana-wczesniej-sciezke-konwersji-energii/" rel="nofollow noopener" target="_blank">Fotowoltaika? Nie, fotosynteza – naukowcy właśnie odkryli nieznaną wcześniej ścieżkę konwersji energii</a></p></blockquote><p></p><p><a rel="nofollow noopener" class="hashtag u-tag u-category" href="https://imagazine.pl/tag/badania/" target="_blank">#badania</a> <a rel="nofollow noopener" class="hashtag u-tag u-category" href="https://imagazine.pl/tag/degradacja/" target="_blank">#degradacja</a> <a rel="nofollow noopener" class="hashtag u-tag u-category" href="https://imagazine.pl/tag/fotowoltaika/" target="_blank">#fotowoltaika</a> <a rel="nofollow noopener" class="hashtag u-tag u-category" href="https://imagazine.pl/tag/nauka/" target="_blank">#Nauka</a> <a rel="nofollow noopener" class="hashtag u-tag u-category" href="https://imagazine.pl/tag/news/" target="_blank">#news</a> <a rel="nofollow noopener" class="hashtag u-tag u-category" href="https://imagazine.pl/tag/panele-sloneczne/" target="_blank">#paneleSłoneczne</a> <a rel="nofollow noopener" class="hashtag u-tag u-category" href="https://imagazine.pl/tag/technologia/" target="_blank">#technologia</a> <a rel="nofollow noopener" class="hashtag u-tag u-category" href="https://imagazine.pl/tag/topcon/" target="_blank">#TOPCon</a> <a rel="nofollow noopener" class="hashtag u-tag u-category" href="https://imagazine.pl/tag/uv/" target="_blank">#UV</a> <a rel="nofollow noopener" class="hashtag u-tag u-category" href="https://imagazine.pl/tag/wydajnosc/" target="_blank">#wydajność</a></p>