Células solares TOPCon: a nova tecnologia de módulos fotovoltaicos na indústria solar

A tecnologia de células solares usada para fabricar módulos fotovoltaicos (PV) está em constante evolução à medida que tecnologias novas, mais avançadas e mais eficientes são desenvolvidas.Tecnologia de célula solar de contato passivado por óxido de túnel (TOPCon)é um novo desenvolvimento com potencial para substituir painéis solares de emissor passivado e contato traseiro (PERC) e emissor passivado de alta eficiência, totalmente difuso traseiro (PERT).

Células solares TOPConrepresentam uma tecnologia atualizada e mais eficiente em comparação comCélulas solares PERC/PERT, apresentando uma estrutura altamente semelhante.

Neste artigo, explicaremos detalhes importantes sobre essa tecnologia, desde o básico, estrutura e fabricação, comparação com outras tecnologias populares na indústria solar, vantagens e desvantagens e muito mais.

Índice

A tecnologia de célula solar TOPCon é uma das últimas tendências na indústria solar, desenvolvida como uma versão atualizada e mais avançada da tecnologia PERC/PERT. Uma das principais vantagens das células solares TOPCon é quea estrutura é apenas ligeiramente diferente das células solares PERC/PERT, o que significa que os fabricantes podem usar praticamente a mesma linha de produção com algumas melhorias para produzir células solares TOPCon.

A tecnologia de célula solar TOPCon foi introduzida pela primeira vez como um conceito em 2014 pelo instituto alemão de pesquisa FV Fraunhofer ISE. O projeto pensado para desenvolver essa tecnologia ocorreu de 2013 a 2016, mas foi somente em 2019 que empresas como a Trina Solar a escalaram para produção. Como a tecnologia de célula solar TOPCon provou ser uma atualização bem-sucedida das células solares PERC, muitas outras empresas, incluindo LONGi Solar, Suntech, Canadian Solar e muitas outras, se interessaram por ela.

O principal revés desta nova tecnologia em relação ao PERC/PERT é que as células solares TOPCon requerem uma quantidade maior de prata (Ag) para produção. Este aumento de prata se traduz em um preço de fabricação mais alto; no entanto, novos desenvolvimentos podem ser bem-sucedidos na redução da quantidade necessária de prata, ao mesmo tempo em que oferecem eficiências semelhantes ou até maiores e reduzem os custos de produção.

A tecnologia de célula solar TOPCon apresenta uma estrutura e processo de fabricação semelhantes às células solares PERC, apresentando apenas algumas etapas adicionais. Nesta seção, explicamos como ambos funcionam:

As células solares TOPCon podem ser fabricadas como células solares tipo n ou tipo p, mas a variação do tipo n provou ser mais eficiente e resistente a impurezas. Como as células solares TOPCon são uma atualização das células solares PERC/PERT, é importante entender a estrutura dessa nova tecnologia.

As células solares PERT são fabricadas com uma camada a granel de silício cristalino tipo n (c-Si) devido à sua maior qualidade de superfície e é acoplada a uma camada emissora p+ para criar a junção pn. A camada do emissor é coberta com uma camada passivante de óxido de alumínio (Al2O3) e coberta com um revestimento de nitreto de silício (SiNx) por suas propriedades antirreflexo. As células solares PERC substituem a camada absorvedora por uma camada a granel do tipo p e um emissor n+ para a junção pn.

A parte inferior da região a granel é dopada com fósforo para criar o campo de superfície posterior e, em seguida, é revestida com SiNx semelhante ao topo da célula. Tanto a parte superior quanto a inferior da célula solar são equipadas com contatos de prata (Ag) ou alumínio (Al) para fechar o circuito quando a célula está sendo conectada à carga ou outras células no momento da fabricação do painel solar PERC/PERT.

A estrutura da célula solar PERC/PERT provou ser bastante eficiente desde que foi introduzida no mercado e implementada para fabricar módulos fotovoltaicos, mas os pesquisadores encontraram maneiras de melhorá-la e, portanto, criaram a célula solar TOPCon.

A estrutura da célula solar TOPCon leva a estrutura de base da célula solar PERT, masinclui uma camada ultrafina de dióxido de silício (SiO2) que funciona como camada de óxido de túnel e substitui a camada de campo de superfície posterior com camada de silício policristalino dopado com fósforo (n+ Poly-Si). Essas modificações melhoraram a eficiência reduzindo o processo de recombinação graças à passivação nas camadas adicionadas.