Pesquisadores da UNSW alertam para vulnerabilidades surpreendentes do módulo solar TOPCon

Da pv magazine Global

Cientistas da Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW), na Austrália, afirmam ter identificado três novos tipos de falhas no módulo solar TOPCon que nunca foram detectadas em painéis PERC.

“Os resultados foram bastante surpreendentes para nós”, disse o principal autor da pesquisa, Bram Hoex, à pv magazine. “Esperávamos que o elastômero poliolefínico (POE) em geral tivesse um bom desempenho, mas identificamos que alguns POEs tiveram um desempenho muito ruim. Isso provavelmente se deve aos diferentes aditivos usados no POE, que reagem com o fluxo de solda e a metalização resultando em corrosão de contato”.

Os cientistas disseram que o trabalho foi inicialmente destinado a avaliar o impacto das listas de materiais (BOM) na confiabilidade das células solares PERC e TOPCon disponíveis comercialmente. Eles especificaram que todos os módulos foram encapsulados em uma linha piloto dentro de uma instalação industrial não especificada.

“Esses processos incluíam solda para conectar fitas e fios de presilhamento aos barramentos e laminação para unir módulos de conformação de BOM”, explicaram, observando que todos os painéis passaram por teste de calor úmido (DH) a 85ºC e 85% de umidade relativa por até 1.000 h. Eles disseram que todos os componentes da lista técnica, como vidro, backsheet de polímero, acetato de etileno vinil (EVA) e POE, foram adquiridos de vários fabricantes em todo o mundo e foram considerados para fabricação de alto volume. Os nomes dos fornecedores não foram divulgados, por “questões de confidencialidade”.

A equipe conduziu medições de corrente-tensão (I-V) usando um testador flash do módulo Eternalsun Spire e capturou imagens de fotoluminescência de circuito aberto (PL_LS) e eletroluminescência (ELLS) de varredura de linha de varredura de linha de varredura de linha de varredura de linha de varredura de linha de varredura de linha de varredura de linha de varredura de linha. “As proporções de imagens ELLS foram obtidas dividindo as imagens ELLS capturadas antes e após 1000 h de teste DH usando Lumitools, um software avançado de processamento de imagens”, enfatizou.

A série de testes mostrou que os métodos usados para encapsular os painéis com alta qualidade (POE) e baixa qualidade (EVA) tiveram um impacto “desprezível” no desempenho e confiabilidade das células PERC, com as alterações observadas sendo definidas como de “natureza mínima”.

Por outro lado, as células TOPCon testadas apresentaram maior perda de potência máxima em comparação com suas contrapartes PERC, com valores de potência máxima diminuindo de cerca de 30% para 25% em módulos encapsulados com diferentes tipos de POE e de aproximadamente 29% para 26% para painéis encapsulados com EVA. Essas perdas foram atribuíveis principalmente ao aumento da resistência em série.

“Nossos resultados indicam que os módulos PERC demonstram estabilidade, com apenas uma diminuição de 1% a 2% na potência máxima após 1000 h de teste DH, independentemente da lista técnica usada”, afirmou o grupo de pesquisa. “Por outro lado, os módulos TOPCon experimentam uma degradação significativa, com a potência máxima diminuindo de 4% a 65% após a mesma duração de teste DH”.

Por meio dos testes, os cientistas identificaram, em particular, três tipos de falhas: uma falha localizada em um ponto; um modo de falha que ocorre no ponto de interconexão entre os fios de fita e as barras de barramento das células; e uma falha completa em toda a área das células e módulos.

Eles atribuíram a causa da primeira falha à reação eletroquímica entre umidade, metalização celular e contaminantes provavelmente presentes nas células antes do encapsulamento. Para o segundo tipo, eles disseram que foi observado em módulos com células TOPCon encapsuladas com EVA ou POE, começando no ponto de interconexão e depois se espalhando para a área celular circundante após testes prolongados de DH.

Quanto ao tipo de falha do tipo Type-3, verificou-se que ela ocorre em módulos com módulos TOPCon encapsulados com POE, provavelmente devido a uma reação eletroquímica entre metalização celular, umidade, fluxo de solda e elementos críticos liberados.

Os acadêmicos disseram que esses resultados mostram a vulnerabilidade das células solares TOPCon quando expostas a alta umidade e contaminantes antes do encapsulamento. “É necessária uma consideração cuidadosa ao manusear e selecionar encapsulantes para módulos TOPCon”, alertaram.

Suas descobertas foram apresentadas no estudo “Buyer aware: Three new failure modes in TOPCon modules absent of PERC technology“, que foi publicado recentemente na Solar Energy Materials and Solar Cells.