澳大利亚新南威尔士大学的研究人员开发出一种基于激光的新技术，使其能够实时观察紫外线辐射如何损伤硅太阳能电池，以及这些电池在阳光下如何自然修复。
这项由新南威尔士大学教授、论文主要作者郝晓静博士领导的研究项目，有望改变太阳能电池板的测试、设计和长期户外使用认证方式。
郝晓静表示：“这种新方法可直接应用于生产线，快速检测太阳能电池的抗紫外线损伤能力，对未来制造过程中的质量控制具有实用价值。”硅太阳能电池目前占据光伏市场主导地位，特别容易受到紫外线诱导衰减的影响，长期暴露会显著降低其效率。
为应对这一挑战，郝晓静团队设计了一种非破坏性追踪方法，能在微观层面监测工作状态下太阳能电池内部的化学变化。该团队采用了紫外拉曼光谱技术，通过激光照射材料并分析光散射来揭示材料的分子振动特性。
论文通讯作者、光伏与可再生能源工程博士刘子恒解释说：“这项技术的工作原理有点像相机。我们不仅测量电池产生多少电能，还能直接实时观察材料本身如何变化。”通过这一新方法，研究人员直接观察到了紫外线辐射如何改变高效硅太阳能电池表面附近涉及氢、硅和硼原子的化学键。
新南威尔士大学副教授刘昂博士指出，氢原子会向表面迁移，断裂的化学键得以修复，材料实现恢复。他表示：“这证实了恢复不仅仅是电学效应，材料本身在原子层面进行着修复。”
研究团队认为，这一发现对太阳能电池板的测试和认证方式具有重要参考意义。加速老化测试通过强紫外线照射模拟多年户外使用，但可逆的衰减可能导致损失被高估和不符合实际的损伤判断。
这种基于拉曼光谱的方法可在几秒钟内检测紫外线敏感性，同时保持太阳能电池完整。它可用于在电池被组装成完整太阳能电池板之前，筛选新材料、工艺条件或设计变更，并有望适配于生产线质量控制。
郝晓静总结道：“这项工作让我们更清楚地了解太阳能电池在真实环境中的表现。借助更好的监测工具，我们能设计出更好的测试方法、更好的电池板，最终构建更可靠的太阳能系统。”
出版详情：作者：Georgina Jedikovska等人，标题：《Scientists uncover how sunlight repairs solar cells after ultraviolet damage》发表于：《能源与环境科学》
