Les cellules solaires vieillissent-elles? Pourquoi et comment?

Comme je l'ai entendu, l'espérance de vie des cellules photovoltaïques est normalement de quelques décennies, ainsi. Ceci est très long, compte tenu de leur coût élevé, il a un effet significatif (négatif) sur les coûts totaux.

Pourquoi vieillissent-ils? Je peux voir la seule possibilité qui pourrait endommager leur structure atomique, et c'est le spectre de photons ultraviolet énergétique très élevé (ou même röntgen doux) du soleil (qui n'est qu'une petite partie de sa puissance).

Et, je pense, ces photons pourraient être facilement filtrés par une couche de plastique transparent sur le silicium.

Ainsi, pourquoi les cellules solaires vieillissent-elles et que se passe-t-il en elles au niveau atomique?

Le National Renewable Energy Lab (NREL) estime quelque chose comme 0,4% -1% de dégradation par an pour les panneaux solaires. Je ne sais pas quelle est l'action chimique ici (le résultat électrique étant une augmentation de la résistance en série des cellules PV), mais la dégradation à long terme des panneaux est corrélée à l'exposition aux UV. Bien que nocifs pour le matériau PV, les rayons UV contiennent de l'énergie que nous voulons collecter, vous ne pourrez donc pas le filtrer complètement sans vaincre l'objectif du panneau.

Les autres causes de dégradation sont principalement liées aux conditions météorologiques, mais sous la forme de contraintes mécaniques sur le système. Tout, du vent aux chutes de neige, peut endommager les panneaux en les pliant pour produire des fissures mineures dans les cellules solaires et les connexions électriques intégrées. D'autres facteurs dans un panneau photovoltaïque dégradé incluent la corrosion ou la durée de vie des appareils électriques de support nécessaires pour maintenir un système fonctionnel (ces autres appareils peuvent avoir une durée de vie plus courte que le panneau, et s'ils sont suffisamment chers, cela rendrait le système non durable). financièrement par rapport au remplacement de l’ensemble du système de panneaux).

Source: http://www.engineering.com/ElectronicsDesign/ElectronicsDesignArticles/ArticleID/7475/What-Is-the-Lifespan-of-a-Solar-Panel.aspx (Voir le lien En savoir plus pour le rapport NREL)

Gardez à l'esprit que les jonctions PN sont créées en premier lieu par diffusion d'impuretés (dopants) dans le silicium à des températures élevées (1000 - 1500 K). L'efficacité de la jonction est liée à la façon dont la concentration de dopant change à la jonction (son gradient).

À des températures plus basses, telles que celles auxquelles un panneau solaire est exposé (par exemple, 270 à 330 K), la diffusion est beaucoup, beaucoup plus lente, mais elle ne s'arrête pas complètement. Avec suffisamment de temps, les gradients de dopant deviennent moins raides, ce qui réduit l'efficacité de la jonction PN. À très long terme (des millénaires), les dispositifs semi-conducteurs cesseront de fonctionner à mesure que leurs jonctions disparaîtront complètement.

Pour un angle différent, mon expérience avec les cellules solaires est plutôt spatiale que terrestre. Les principaux facteurs de dégradation des cellules solaires spatiales sont le rayonnement des particules et les impacts des débris orbitaux. Le rayonnement des particules se dégrade en usant la jonction, et les débris orbitaux se dégradent principalement en augmentant la résistance en série interne des cellules. Parce qu'il n'y a pas d'air pour refroidir les cellules, le chauffage à polarisation inverse peut également être un problème grave si un panneau solaire est partiellement masqué par une autre structure.