Sự xuống cấp do ánh sáng gây ra (LID) là một vấn đề nổi tiếng trong ngành năng lượng mặt trời, làm xói mòn dần hiệu quả của các tấm pin và giảm đáng kể tổn thất hiệu suất trong những năm qua. Hiện tượng này đã được biết đến trong ngành hơn 20 năm. LID có thể được nhìn thấy trong những giờ đầu tiên tiếp xúc với bảng điều khiển dưới ánh sáng mặt trời. LID lần đầu tiên được quan sát thấy vào những năm 1970 với pin mặt trời silicon pha tạp boron và đã được nghiên cứu rộng rãi kể từ đó. Các nhà nghiên cứu đã đưa ra rất nhiều giải pháp để giảm thiểu tác động của LID nhưng dường như không có giải pháp nào giải quyết được nguyên nhân cốt lõi của vấn đề. Thông thường, các tấm silicon bao gồm các vết oxy trong quá trình phát triển tinh thể (quy trình sản xuất phôi). Điều này tạo ra các phức hợp với boron và làm giảm năng suất của các tấm pin.

Pin mặt trời Silicon pha tạp Boron (loại P)là chất bán dẫn được sử dụng phổ biến nhất trong sản xuất pin mặt trời. Các tế bào pha tạp boron này khi tiếp xúc với ánh sáng sẽ tạo ra các khuyết tật làm giảm hiệu suất của pin mặt trời. Tăng cường việc thêm các chất mang quá mức để làm cho chúng dẫn điện hơn. Đối với các nguyên tố nhóm III pha tạp loại P thường được sử dụng và nguyên tố phổ biến nhất là boron. Các nguyên tố loại P có ba electron trong dải hóa trị và do đó, các lỗ trống là hạt tải điện đa số và electron là hạt tải điện thiểu số. Hiện tại, các tế bào PERC được sản xuất trên chất nền silicon pha tạp boron loại p vì chúng dễ bị ảnh hưởng bởi LID, chúng yêu cầu các quy trình sản xuất bổ sung để giảm thiểu vấn đề này. Với vấn đề về LID, nhiều nhà sản xuất đã bắt đầu chuyển sang sử dụng boron bằng gali làm vật liệu pha tạp loại p thay vì nhôm hoặc indi.

Tại sao Gali?

Trong bài báo “Sự bất ổn định suốt đời trong pin
mặt trời silicon PERC đơn tinh thể pha tạp gali”, các nhà nghiên cứu đã tiến hành một nghiên cứu để đánh giá giới hạn hiệu suất của vật liệu silicon pha tạp Ga hiện đại với sự thụ động hóa bề mặt chất lượng cao. Họ đã phát hiện ra rằng tuổi thọ hiệu quả của các sóng mang được tìm thấy là > 9 ms trong vật liệu 11,2 Ωcm[A1]. Họ cũng theo dõi độ ổn định của tế bào PERC pha tạp gali thương mại và tế bào PERC pha tạp boron dưới ánh sáng hơn 1000 giờ bằng phương pháp phát quang, nhưng có sự không nhất quán trong hành vi phân hủy giữa các lô pin mặt trời khác nhau. Các tế bào pha tạp boron ổn định không bị suy giảm và các thiết bị PERC phải chịu nhiệt độ tối 200–300 C trước ánh sáng
Khi ngâm, sự khác biệt đáng kể trong các dấu hiệu phân hủy tế bào đã được quan sát thấy với sự phân hủy diễn ra lâu hơn nhưng mức độ nghiêm trọng sẽ ít hơn đối với các tế bào PERC pha tạp gali. Bài báo kết luận rằng mặc dù sự xuống cấp đã được quan sát thấy nhưng nó có hiệu suất chống LID tốt hơn và có những tác động tích cực trong việc chuyển đổi thành gali từ boron.
Nhược điểm của tế bào silicon pha tạp gali là chúng có hệ số phân tách tương đối thấp so với boron, kết quả là chúng có xu hướng không trộn lẫn với tinh thể thỏi silicon trong quá trình sản xuất pin mặt trời. Ngoài ra còn có sự thay đổi điện trở suất lớn và điều này có khả năng làm hỏng tổng năng suất.

Các nhà sản xuất đã cố gắng kết hợp gali làm chất phụ gia thay vì boron và đã thành công trong việc giảm LID. DÒNG AURORA của AE Solar có sẵn một loạt các mô-đun PERC pha tạp gali đơn tinh thể trong danh sách sản phẩm của họ. Các mô-đun có định mức công suất từ ​​530W đến 550W với hiệu suất từ ​​20 % – 21,08%.