پنل‌های خورشیدی فتوولتائیک به عنوان یکی از ارکان اصلی انتقال به انرژی‌های پاک، باید از دوام و پایداری بالایی در طول عمر عملیاتی خود (معمولاً ۲۵ تا ۳۰ سال) برخوردار باشند. با این حال، یکی از چالش‌های مهم در روزهای اولیه بهره‌برداری از این پنل‌ها، پدیده‌ای به نام «تخریب ناشی از نور» (LID) است. این پدیده باعث کاهش قابل توجه و سریع بازدهی پنل بلافاصله پس از نصب و در معرض نور خورشید قرار گرفتن می‌شود. این مقاله به بررسی مکانیسم‌های اصلی LID، تأثیر آن بر عملکرد پنل‌ها و راهکارهای صنعتی برای کاهش این اثر می‌پردازد.
انرژی خورشیدی با رشد چشمگیری در سراسر جهان روبرو است. با این حال، بازدهی و طول عمر پنل‌های خورشیدی تحت تأثیر عوامل محیطی و داخلی مختلفی قرار دارد. تخریب ناشی از نور (LID) به کاهش بازدهی پنل در ساعات یا روزهای اولیه پس از نصب اشاره دارد که عمدتاً به دلیل قرارگیری در معرض نور خورشید رخ می‌دهد.
مکانیسم‌های اصلی تخریب ناشی از نور (LID)
این رایج‌ترین نوع LID در پنل‌های مبتنی بر Multi-crystalline و Mono-crystalline است که از بور به عنوان ناخالصی برای ایجاد سیلیکون نوع P استفاده می‌کنند.
مکانیسم: هنگامی که پنل خورشیدی برای اولین بار در معرض تابش نور خورشید قرار می‌گیرد، فوتون‌های نور باعث ایجاد حامل‌های بار می‌شوند. در سیر این مراحل، اتم‌های بور با اکسیژن ترکیب شده و همین موضوع منجر به کاهش عملکرد پنل خورشیدی خواهد شد چراکه اتم‌های بور وظیفه اصلی خود را انجام نداده و در نتیجه این بازترکیب جریان تولیدی کاهش پیدا خواهد کرد.
این موضوع معمولاً می‌تواند باعث کاهش ۱ تا ۳ درصدی در توان نامی پنل شود و پس از چندین ساعت تا چند روز به حالت اشباع می‌رسد.
تخریب ناشی از نور مرتبط با واسطه (Light and Elevated Temperature Induced Degradation یا LeTID)
LeTID یک پدیده پیچیده‌تر و جدی‌تر است که در پنل‌های مدرن، از جمله آن‌هایی که از سیلیکون نوع N استفاده می‌کنند، مشاهده می‌شود. مکانیسم دقیق LeTID هنوز به طور کامل درک نشده است، اما به نظر می‌رسد با ساختار هیدروژن-ناخالصی در سیلیکون مرتبط باشد. برخلاف BO-LID که نسبتاً سریع رخ می‌دهد، LeTID در دماهای بالاتر (۴۵-۸۵ درجه سانتی‌گراد) و در دوره‌های زمانی طولانی‌تر (ماه‌ها تا سال‌ها) خود را نشان می‌دهد. این پدیده می‌تواند باعث کاهش توان بیشتری (گاهی تا ۱۰ درصد یا بیشتر) شود و چرخه‌ای از تخریب و بازیابی جزئی را طی کند.
LeTID یک نگرانی بلندمدت است و می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر انرژی تولیدی کل در طول عمر پنل داشته باشد.
تخریب ناشی از نور در لایه ضدبازتاب (ARC Degradation)
لایه نازک ضدبازتاب (Anti-Reflective Coating) روی سلول‌های خورشیدی برای به دام انداختن نور بیشتر ضروری است. قرارگیری مداوم در معرض نور فرابنفش (UV) می‌تواند باعث تخریب شیمیایی این لایه شود، که منجر به افزایش انعکاس نور و کاهش جذب فوتون می‌گردد. این نوع تخریب معمولاً تدریجی و در طول سال‌ها رخ می‌دهد.
راهکارهای کاهش و مدیریت LID
پیش‌حساس‌سازی (Pre-conditioning)
این رایج‌ترین روش برای مقابله با BO-LID است. در این فرآیند، پنل‌ها قبل از بسته‌بندی و ارسال، در کارخانه در معرض تابش نور شدید و گاهی حرارت قرار می‌گیرند. این کار باعث می‌شود که افت ناشی از BO-LID به طور کامل یا جزئی در محیط کنترل‌شده کارخانه رخ دهد. به این ترتیب، پنل قبل از نصب به پایداری نسبی می‌رسد و مشتری افت اولیه چشمگیری را مشاهده نمی‌کند. این فرآیند اغلب «Light Soaking» نامیده می‌شود.
فناوری‌های جایگزین مواد
سیلیکون نوع N (N-type Silicon): سلول‌های مبتنی بر سیلیکون نوع N (مانند TOPCon, HJT, IBC) به جای بور، از فسفر برای doping استفاده می‌کنند. از آنجایی که کمپلکس بور-اکسیژن در این سلول‌ها وجود ندارد، اساساً در برابر BO-LID مصون هستند. این یکی از دلایل اصلی حرکت صنعت به سمت فناوری‌های نوع N است.
گالیوم (Ga) به جای بور: استفاده از گالیوم به عنوان ناخالصی جایگزین برای بور، راهکار دیگری است. کمپلکس گالیوم-اکسیژن مراکز بازترکیب ایجاد نمی‌کند، بنابراین سلول‌های «Ga-doped» نیز نسبت به BO-LID مقاوم هستند.
بهینه‌سازی فرآیند تولید
کنترل دقیق مقدار اکسیژن و هیدروژن در حین تولید ویفرهای سیلیکونی می‌تواند به کاهش تشکیل کمپلکس‌های عامل LID و LeTID کمک کند.