Os pesquisadores continuam ultrapassando os limites da tecnologia de células solares de silício em uma busca para usar menos material em células mais finas e leves sem sacrificar a eficiência ou a durabilidade.
Agora, uma equipe liderada por pesquisadores da fabricante chinesa de módulos verticalmente integrados Longi desenvolveu processos para fabricar células solares de heterojunção de alta eficiência (HJT), evitando a fragilidade e os resultados de menor eficiência vistos em tentativas anteriores de produzir células mais finas.
No estudo “Flexible silicon solar cells with high power-to-weight ratios“, publicado na Nature, os cientistas disseram que a nova célula varia em espessura de 57 μm a 125 μm e é feita usando wafers M6 com uma área de 274,4 cm2.
O desbaste do wafer não só reduz o peso e o custo, mas também facilita a migração e separação de carga, observou a equipe de pesquisa.
“O perfil flexível e fino dessas células solares abre novas oportunidades para incorporar a geração de energia solar em vários aspectos da vida diária e da indústria em eletrônica portátil, construção de energia fotovoltaica integrada, transporte, aplicações espaciais, tecnologias emergentes com superfícies ou estruturas não convencionais”, disse Xixiang Xu, líder da equipe de pesquisa e desenvolvimento da Longi e autor correspondente, à pv magazine
A equipe desenvolveu seu próprio sistema de controle e regulação para permitir um processo contínuo de deposição química de vapor (CVD) de plasma de baixo dano para prevenir a epitaxia e manter a uniformidade da superfície. É uma modificação do processo convencional passo-a-passo, não contínuo de CVD para passivação, observaram os pesquisadores.
Além disso, eles implementaram um “processo de semeadura nanocristalina auto-restaurável e crescimento vertical para os contatos dopados” em um processo CVD aprimorado por plasma de alta frequência (PECVD), que permitiu o crescimento de “contatos seletivos de transportadores de alta qualidade do tipo N e do tipo P” para a camada de transporte de furo e camadas de transporte de elétrons.
Outra inovação foi usar a impressão por transferência a laser sem contato para depositar linhas de grade de baixo sombreamento. Para as camadas de óxido condutor transparente (TCO), optou-se pelo óxido de índio dopado com cério (ICO) e um processo de deposição de plasma reativo (RPD) de baixo dano.
A equipe depositou ICO como o revestimento TCO usando um método de deposição de plasma reativo de baixo dano, que eles disseram que “produziu desempenho elétrico superior, incluindo resistividade muito mais baixa (2,7 × 10-4 Ω cm) e maior mobilidade do portador (83,1 cm V-1 s −1), quando comparado com os do óxido de estanho de índio derivado do pulverização catódica do magnetrão relatado em outro lugar”, acrescentando que o processo “desempenhou um papel decisivo na melhoria subsequente da estabilidade”.
A célula obteve uma eficiência certificada de conversão de energia de 26,06% com uma espessura de 57 μm, um valor de 26,56% com uma espessura de 106 μm, e uma eficiência máxima de 26,81% com uma espessura de 125 μm. A célula solar de 57 μm também apresentou a maior relação potência/peso (1,9 W g−1) e tensão de circuito aberto (761 mV).
Os resultados foram validados pelo Instituto de Pesquisa de Energia Solar da Alemanha, em Hamelin.
Os cientistas também foram capazes de reduzir a perda óptica otimizando a configuração de linhas de grade usando a tecnologia de impressão por transferência a laser “compatível com a indústria”. “A largura do dedo poderia ser reduzida de 40 μm (serigrafia típica) para 18 μm, com a área de sombreamento controlada para menos de 2%”, observaram.
Os dispositivos foram testados quanto à degradação induzida pelo potencial e degradação induzida pela luz, de acordo com o artigo. “Este progresso tecnológico fornece uma base prática para a comercialização de células solares flexíveis, leves, de baixo custo e altamente eficientes, e a capacidade de dobrar ou enrolar células solares de silício cristalino para viagens é antecipada”, concluiu a equipe.
A equipe incluiu pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Jiangsu e da Universidade Curtin.
Este conteúdo é protegido por direitos autorais e não pode ser reutilizado. Se você deseja cooperar conosco e gostaria de reutilizar parte de nosso conteúdo, por favor entre em contato com: editors@pv-magazine.com.
Ao enviar este formulário, você concorda com a pv magazine usar seus dados para o propósito de publicar seu comentário.
Seus dados pessoais serão apenas exibidos ou transmitidos para terceiros com o propósito de filtrar spam, ou se for necessário para manutenção técnica do website. Qualquer outra transferência a terceiros não acontecerá, a menos que seja justificado com base em regulamentações aplicáveis de proteção de dados ou se a pv magazine for legalmente obrigada a fazê-lo.
Você pode revogar esse consentimento a qualquer momento com efeito para o futuro, em cujo caso seus dados serão apagados imediatamente. Ainda, seus dados podem ser apagados se a pv magazine processou seu pedido ou se o propósito de guardar seus dados for cumprido.
Mais informações em privacidade de dados podem ser encontradas em nossa Política de Proteção de Dados.