Células TOPCon: a nova tecnologia das células fotovoltaicas

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A célula solar TOPCon é apontada como a próxima geração da tecnologia da célula fotovoltaica, sendo o próximo passo em direção à otimização da densidade de energia, semelhante ao que foi com à adoção de PERC policristalino para PERC mono (Tipo-P). Na energia solar as menores porcentagens fazem a maior diferença, e esse é o apelo da tecnologia TOPCon em comparação com a tecnologia PERC, popular na última década.

TOPCon é a sigla para “Tunnel Oxide Passivated Contact” e consiste em um túnel de óxido ultrafino e uma camada de silício dopado com fósforo. A célula TOPCon usa uma camada de óxido de micro-nano tunelamento, uma estrutura funcional laminada de filme de silício microcristalino seletivo na parte traseira, além de tecnologia de contato passivador de ponta e alta eficiência, resultando em aumento da eficiência de conversão das células e em ganhos de potência. Na Figura 1 vemos essa arquitetura de célula em comparação com uma célula solar n-PERT.

Figura 1 - Comparação entre a arquitetura das células PERT (a) e TOPCon (b). Fonte: www.kschan.com/what-is-a-topcon-solar-cell/

Conforme mostrado na figura, as tecnologias n-PERT e n-TOPCON são bastante semelhantes. Normalmente, para atualizar uma célula solar n-PERT para uma célula solar n-TOPCON, apenas uma camada ultrafina de SiO2 e uma camada de silício dopado com fósforo são adicionados.

A camada ultrafina de SiO2 atua como uma camada de passivação superficial entre a superfície traseira de silício e o “contato” traseiro – a camada de Si. Além disso, ele também precisa ser fino o suficiente para que a corrente possa fazer um túnel através dele mecanicamente.

A camada de Si é altamente dopada para produzir uma camada de alta condutividade. Essa camada de alta condutividade atuará então como um contato para a coleta de corrente.

O potencial de eficiência deste conceito já é comprovado em células fotovoltaicas em escala de laboratório, atingindo tensões de circuito aberto (Voc) de até 725 mV e eficiências de conversão acima de 26%. Além disso, a adoção industrial inicial desta tecnologia por fabricantes de módulos FV também mostra resultados promissores.

As rotas de processo TOPCon industriais previstas consistem nas etapas do processo que são total e/ou parcialmente transferíveis da célula PERC de última geração, com a inclusão de algumas etapas extras do processo que são necessárias para aumentar a eficiência de conversão.

Acredita-se amplamente que a maturidade tecnológica e a prontidão industrial comprovada das tecnologias de processo usadas no PERC fornecerão uma transição fácil da indústria fotovoltaica para os conceitos de células de maior eficiência, como a TOPCon.

Outra vantagem operacional de realizar esta abordagem evolutiva é a possibilidade de atualizar as linhas de produção PERC existentes para o processamento de TOPCon com adição de um número mínimo de etapas no processo.

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