O surgimento das células fotovoltaicas solares do tipo n de próxima geração

Em 2022, o Centro de Testes de Energia Renovável (RETC) está monitorando de perto uma tendência tecnológica que está ganhando força e aceitação no mercado: o surgimento da próxima geração de células fotovoltaicas do tipo n com contatos passivantes.Essas células fotovoltaicas de tipo n de próxima geração são essenciais para a capacidade contínua da indústria solar de reduzir custos e melhorar o desempenho.Aqui, exploramos a promessa de novos designs de células fotovoltaicas do tipo n - e os possíveis desafios associados ao dimensionamento dessa tecnologia promissora.

Ascensão da TOPCon

Muitos analistas da indústria e cientistas de materiais acreditam que os projetos emergentes de células fotovoltaicas do tipo n são a próxima progressão lógica no roteiro da tecnologia fotovoltaica.Em 2013, pesquisadores do Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energia Solar da Alemanha apresentaram um método de produção de células solares de silício tipo n de alta eficiência com uma nova estrutura de contato passivado por óxido de túnel (TOPCon).Este novo design de célula alcançou notas altas para tensão de circuito aberto (Voc), fator de preenchimento e eficiência graças à excelente passivação de superfície e transporte eficaz do transportador.

Comparação de designs de células de silício tipo P e TOPCon tipo n.

Menos de uma década depois, a TOPCon é a palavra mais movimentada em energia solar.Os maiores fabricantes de módulos do mundo estão iniciando a produção em massa de módulos fotovoltaicos com células TOPCon.Enquanto a LONGi Solar está apostando alto no TOPCon tipo p, muitas outras empresas líderes de módulos - como JinkoSolar, Jollywood Solar Technology, JA Solar e Trina Solar - estão fazendo investimentos substanciais em módulos com projetos de células TOPCon tipo n.

Esse pivô coletivo no mercado se deve principalmente ao achatamento das curvas de eficiência para os módulos do emissor passivado tipo P e da célula de contato traseiro (PERC).Embora estes tenham dominado o mercado nos últimos anos, os fabricantes estão começando a atingir os limites físicos dos projetos de células mono PERC tipo p.A transição para as células TOPCon do tipo n permitirá que as empresas de módulos aumentem ainda mais a eficiência das células no laboratório e na produção em massa.

'Todo mundo quer a maior classificação possível da placa de identificação do módulo', explicou Kenneth Sauer, engenheiro principal da VDE Americas, fornecedora de due diligence técnica e serviços de engenharia.'Através de valores de Voc mais altos, você pode obter eficiências e classificações de energia mais altas. Por si só, isso provavelmente levará os fabricantes a usar designs de célula TOPCon tipo n, assim que eles puderem chegar lá.'

Benefícios das células do tipo n

Teste de caracterização do módulo em andamento no laboratório credenciado da RETC.

Os fabricantes de energia solar há muito reconhecem os potenciais benefícios de eficiência das células fotovoltaicas do tipo n.Por exemplo, a Sanyo começou a desenvolver células fotovoltaicas com tecnologia de heterojunção tipo n (HJT) na década de 1980.Além disso, a SunPower construiu suas células fotovoltaicas de contato posterior interdigitado (IBC) sobre uma base de silício tipo n de alta pureza.

Devido às complexidades de fabricação envolvidas, os módulos fotovoltaicos de alta eficiência baseados em projetos de célula HJT e IBC tipo n são relativamente caros de produzir e continuam sendo um nicho do mercado.Em comparação, a fabricação de células TOPCon tipo n é semelhante ao processo PERC.Como resultado, os fabricantes podem produzir esses módulos TOPCon de alta eficiência de próxima geração em linhas de produção PERC atualizadas.

Embora os módulos TOPCon tipo n de hoje custem um pouco mais para produzir por watt do que os módulos PERC mono tipo p, os ganhos de eficiência resultam em um menor custo nivelado de energia (LCOE) em implantações de campo em larga escala.O melhor de tudo é que os principais especialistas esperam que o TOPCon tipo n se beneficie de uma curva de aprendizado acelerada.

Uma vantagem material primária das células TOPCon do tipo n em relação às células mono PERC do tipo p é uma taxa de degradação mais baixa devido a uma menor suscetibilidade à degradação induzida pela luz (LID) e à degradação induzida pela luz e temperatura elevada (LeTID).As vantagens adicionais podem incluir um fator de bifacialidade mais alto e desempenho aprimorado em condições de pouca luz e alta temperatura.