Uma equipe de pesquisadores da Universidade de New South Wales (UNSW) investigou os mecanismos de degradação em módulos solares industriais do tipo TOPCon encapsulados com acetato de etileno e vinila (EVA) sob condições aceleradas de calor úmido. A descoberta foi que a degradação é impulsionada principalmente pela geração de ácido acético proveniente do encapsulante EVA, o que provoca corrosão química.
“Nosso trabalho destaca riscos críticos na adoção do EVA como encapsulante na produção econômica de módulos TOPCon e oferece percepções práticas para melhorar a confiabilidade dos TOPCon em ambientes quentes e úmidos”, afirmou Bram Hoex, autor principal do estudo, à pv magazine. “Também fornece uma nova compreensão sobre os mecanismos de degradação da metalização provocados por contaminantes gerados pelo EVA e demonstra a eficácia de ajustes na metalização para reduzir essas taxas de degradação.”
No estudo “Is TOPCon ready for EVA? Insights from damp heat testing of glass-backsheet modules”, publicado na revista Solar Energy Materials and Solar Cells, Hoex e seus colegas explicam que o EVA tende a gerar ácido acético (CH₃COOH) ao longo do tempo, o que pode ser prejudicial ao desempenho em potência e ao fator de preenchimento (FF) dos módulos encapsulados com esse material.
Os pesquisadores analisaram dois tipos de módulos industriais TOPCon com estrutura vidro-costas encapsulados com EVA, utilizando diferentes compostos de metalização na face frontal, sob condições de calor úmido, e duas abordagens de metalização: pasta convencional de prata-alumínio (Ag/Al) e pasta de prata com baixo teor de alumínio combinada com disparo assistido por laser (LAF).
Os módulos foram baseados em células TOPCon de 182 mm × 183,75 mm, fabricadas com lâminas tipo-N Czochralski (Cz) G10. Foi utilizado EVA com bloqueio de UV na parte frontal e EVA transparente a UV na parte traseira, com backsheet transparente e padrão em grade branca.
Nos testes de calor úmido (DH), os módulos com pasta convencional de Ag/Al apresentaram degradação severa de desempenho após 1.000 horas, com perda relativa de potência de 37%, atribuída a uma redução de 34,9% no fator de preenchimento.
A análise também mostrou que a pasta de prata com baixo teor de alumínio, combinada com LAF, apresentou estabilidade muito superior, com perdas de potência e queda de FF significativamente menores. Os contatos frontais apresentaram corrosão e decomposição da frita de vidro, sendo esse efeito especialmente grave nos módulos com pasta Ag/Al. Já os contatos traseiros, compostos por ligas ricas em telúrio (Te), apresentaram corrosão intensa e delaminação.
“Esses achados destacam a instabilidade severa da pasta Ag/Al e revelam que o encapsulante EVA também contribui para a degradação em módulos TOPCon com pasta de prata com baixo teor de alumínio, embora em menor grau”, enfatizaram os pesquisadores.
Eles também recomendaram a redução do teor de alumínio na pasta de metalização, combinada com processamento via LAF, como uma medida parcial de mitigação. Além disso, sugeriram a adoção de encapsulantes alternativos, como o elastômero de poliolefina (POE), ou estratégias aprimoradas de metalização para garantir estabilidade a longo prazo dos módulos sob condições de calor úmido.
Pesquisas anteriores da UNSW já haviam demonstrado a vulnerabilidade das células solares TOPCon à corrosão de contato, além da identificação de três tipos de falhas específicas em módulos TOPCon que não foram observadas em painéis PERC. A universidade também investigou a degradação induzida por sódio em células TOPCon expostas a calor úmido.
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