Todas as células Back Contact (ABC) emergiram como uma tecnologia promissora no setor de energia solar, oferecendo um potencial significativo de alta eficiência e apelo estético. Como fornecedor de All Back Contact Cells, testemunhei em primeira mão o interesse e o entusiasmo em torno desta tecnologia inovadora. No entanto, como qualquer tecnologia emergente, as células ABC também enfrentam certos problemas de confiabilidade que precisam ser resolvidos para garantir seu desempenho a longo prazo e viabilidade de mercado.
Introdução a todas as células de contato posterior
Todas as células de contato posterior, como o nome sugere, possuem todos os contatos elétricos na parte traseira da célula solar. Este design elimina os contatos metálicos frontais que são comumente encontrados em células solares tradicionais. A ausência de contatos frontais reduz as perdas por sombreamento, permitindo que mais luz solar atinja o material semicondutor e aumentando assim a eficiência da célula. Você pode aprender mais sobre todas as células de contato de retorno em nosso siteTodas as células de contato posterior.
Existem diferentes tipos de células de contato posterior, como células solares de contato posterior interdigitado (IBC). As células IBC têm contatos interdigitados do tipo p e n na superfície posterior, o que aumenta ainda mais a coleta de portadores de carga. Para uma compreensão detalhada das células solares de contato traseiro interdigitadas, visiteCélulas solares de contato traseiro interdigitadas.
Problemas de confiabilidade de todas as células de contato posterior
1. Complexidade e rendimento de fabricação
O processo de fabricação das células All Back Contact é significativamente mais complexo do que o das células solares tradicionais. A padronização precisa dos contatos posteriores requer técnicas avançadas de litografia e deposição. Qualquer pequeno desvio no processo de fabricação pode levar a defeitos na célula, como curtos-circuitos entre os contatos do tipo p e n ou formação incompleta de contatos.
Esses defeitos de fabricação podem reduzir a eficiência e a confiabilidade da célula ao longo do tempo. Por exemplo, um curto - circuito pode causar um aumento local na corrente, levando ao superaquecimento e danos potenciais à célula. A baixa taxa de rendimento devido à complexidade de fabricação também aumenta o custo de produção, o que pode ser uma barreira para a adoção generalizada de células ABC.
2. Entrada de umidade e oxigênio
Os contatos posteriores de todas as células de contato traseiro estão mais expostos em comparação com os contatos frontais das células tradicionais. Isso os torna mais vulneráveis à entrada de umidade e oxigênio. A umidade pode reagir com os contatos metálicos, causando corrosão. A corrosão pode aumentar a resistência de contato, o que por sua vez reduz a eficiência da célula. O oxigênio também pode oxidar o material semicondutor e os contatos metálicos, degradando o desempenho da célula.
Para mitigar esse problema, são necessários materiais e técnicas de encapsulamento adequados. No entanto, o desenvolvimento de soluções de encapsulamento eficazes para células ABC é um desafio devido à complexa estrutura posterior. Se o encapsulamento não for feito corretamente, a umidade e o oxigênio podem penetrar na célula ao longo do tempo, levando a problemas de confiabilidade a longo prazo.
3. Ciclismo Térmico
As células solares são expostas a uma ampla faixa de temperaturas durante sua operação. A ciclagem térmica, que é o aquecimento e resfriamento repetidos da célula, pode causar estresse mecânico na estrutura celular. Em todas as células de contato posterior, os diferentes materiais usados nos contatos posteriores e na camada semicondutora possuem diferentes coeficientes de expansão térmica. Essa diferença pode levar à formação de trincas e delaminação nas interfaces entre os materiais.
As rachaduras podem interromper o fluxo dos portadores de carga, reduzindo a eficiência da célula. A delaminação também pode causar isolamento elétrico de certas partes da célula, levando a uma queda significativa no desempenho. Além disso, a ciclagem térmica pode acelerar o processo de corrosão, aumentando a taxa de difusão de umidade e oxigênio na célula.
4. Degradação de contato elétrico
Os contatos elétricos em todas as células de contato posterior são cruciais para a coleta e transferência eficiente de portadores de carga. Com o tempo, os contatos elétricos podem degradar-se devido a vários fatores. Por exemplo, o fluxo repetido de corrente pode causar eletromigração, que é o movimento de átomos metálicos sob a influência de um campo elétrico. A eletromigração pode levar à formação de vazios nos contatos metálicos, aumentando a resistência do contato.
Além disso, as reações químicas entre os contatos metálicos e o material semicondutor também podem alterar as propriedades da interface. Isto pode resultar numa diminuição da altura da barreira Schottky ou num aumento na taxa de recombinação na interface de contacto, sendo que ambos são prejudiciais ao desempenho da célula.
5. Degradação UV
As células solares são expostas à radiação ultravioleta (UV) do sol. A radiação UV pode causar fotodegradação do material semicondutor e dos materiais de encapsulamento em todas as células de contato posterior. No material semicondutor, a radiação UV pode criar defeitos, tais como ligações pendentes, que podem atuar como centros de recombinação para portadores de carga. Isso reduz a eficiência da célula.
Para os materiais de encapsulamento, a radiação UV pode causar amarelecimento, fragilização e diminuição da transparência. O amarelecimento pode reduzir a quantidade de luz solar que atinge a célula, enquanto a fragilização pode causar rachaduras e delaminação da camada de encapsulamento. Esses problemas podem comprometer a confiabilidade a longo prazo das células ABC.
Estratégias para melhorar a confiabilidade
1. Otimização de Processos
Para resolver a complexidade da fabricação e os problemas de rendimento, é necessária uma otimização contínua do processo. Isso inclui o aprimoramento das técnicas de litografia e deposição para garantir um padrão preciso dos contatos posteriores. Ferramentas avançadas de metrologia podem ser utilizadas para monitorar o processo de fabricação em tempo real, permitindo a correção imediata de quaisquer desvios. Ao melhorar o processo de fabricação, a taxa de rendimento pode ser aumentada e o número de células defeituosas pode ser reduzido.
2. Desenvolvimento de encapsulamento
O desenvolvimento de soluções de encapsulamento eficazes é essencial para evitar a entrada de umidade e oxigênio. Novos materiais de encapsulamento com altas propriedades de barreira e boa adesão à estrutura posterior das células ABC precisam ser desenvolvidos. Além disso, o processo de encapsulamento deve ser otimizado para garantir a cobertura completa dos contatos posteriores e minimizar a formação de vazios.
3. Gerenciamento térmico
Para reduzir o impacto da ciclagem térmica, podem ser empregadas técnicas adequadas de gerenciamento térmico. Isso pode incluir o uso de dissipadores de calor ou materiais condutores térmicos para dissipar o calor de forma mais eficaz. Projetar a estrutura celular para minimizar a diferença nos coeficientes de expansão térmica entre os materiais também pode ajudar a reduzir o estresse mecânico e prevenir rachaduras e delaminação.
4. Contate a Engenharia
Para evitar a degradação do contato elétrico, podem ser utilizadas técnicas de engenharia de contato. Isto inclui a seleção de materiais metálicos apropriados com alta resistência à eletromigração e corrosão. Tratamentos de superfície também podem ser aplicados aos contatos para melhorar suas propriedades de interface e reduzir a taxa de recombinação.
5. Materiais resistentes a UV
O uso de materiais resistentes a UV para o semicondutor e o encapsulamento pode mitigar os efeitos da degradação UV. Esses materiais devem ser capazes de resistir à exposição prolongada à radiação UV sem degradação significativa. A pesquisa está em andamento para desenvolver novos materiais com resistência UV aprimorada para uso em células All Back Contact.
Conclusão
Todas as células Back Contact apresentam grande potencial no mercado de energia solar devido à sua alta eficiência e vantagens estéticas. No entanto, eles também enfrentam vários problemas de confiabilidade que precisam ser resolvidos. Como fornecedor de células All Back Contact, estamos comprometidos em pesquisar e desenvolver soluções para esses problemas. Ao melhorar o processo de fabricação, desenvolver melhores materiais de encapsulamento, implementar um gerenciamento térmico eficaz, otimizar os contatos elétricos e usar materiais resistentes aos UV, podemos aumentar a confiabilidade das células ABC.
Se você estiver interessado em saber mais sobre nossas células All Back Contact ou estiver considerando uma aquisição, convidamos você a entrar em contato conosco para uma discussão mais aprofundada. Estamos ansiosos para participar de negociações comerciais e fornecer células ABC de alta qualidade que atendam às suas necessidades. Você pode encontrar mais informações sobre células solares All Back Contact em nosso siteTodas as células solares de contato traseiro.
Referências
- Green, MA, Emery, K., Hishikawa, Y., Warta, W., & Dunlop, ED (2014). Tabelas de eficiência de células solares (versão 42). Progresso em Energia Fotovoltaica: Pesquisa e Aplicações, 22(1), 1 - 9.
- Krc, J. e Aberle, AG (2012). Células solares de silício de contato traseiro interdigitadas: uma revisão. Progresso em Fotovoltaica: Pesquisa e Aplicações, 20(3), 239 - 251.
- Tan, HH e Jagadish, C. (2012). Materiais e dispositivos semicondutores. Wiley.
