O que são células solares TOPCon?
Os fabricantes de módulos fotovoltaicos (PV) estão sempre tentando encontrar alternativas novas e mais avançadas para aumentar a eficiência dos painéis solares. Melhorias de eficiência podem ser alcançadas por tecnologias inovadoras de fabricação de células e agora existem algumas competindo no mercado solar fotovoltaico.
A última tendência do módulo espera que o crescimento do mercado seja centrado nas células solares HJT e TOPCon.
O relatório de 2022 do International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV) mostra algumas tendências esperadas para os próximos 10 anos:
♦ PERCA tecnologia de células solares (Passivated Emitter Rear Contact) é atualmente líder de mercado, com participação de mercado de cerca de 75%. Mas a previsão é que a participação de células PERC mono-Si do tipo p diminua para cerca de 10% nos próximos 10 anos.
♦ TOPCon tipo NA tecnologia (Tunnel Oxide Passivated Contact) ganhará participação de mercado de cerca de 10% em 2022 até 60% em 2033, tornando-se o principal tipo de wafer de silício. A previsão é que o maior aumento aconteça a partir de 2024.
♦ HJT tipo N(células solares de heterojunção) deverá aumentar de cerca de 9% (2023) para mais de 25% de participação nos próximos dez anos. A implementação da tecnologia de células HJT ainda sofre dificuldades devido aos maiores custos de produção das células solares e à linha de produção incompatível com as tecnologias atuais. Este processo não será abordado neste artigo.
PERC tipo P vs TopCon tipo N
A tecnologia PERC é um compromisso econômico entre eficiência e produção em massa. Mas o aumento da eficiência dos painéis solares usando esse método ocorre em um ritmo lento. Os principais módulos do tipo P atuais atingem eficiências de cerca de 21,4%, que aumentarão para 22,75% nos próximos 10 anos.
Uma célula solar TOPCon tipo N instalada em um módulo fotovoltaico parece idêntica a uma célula PERC. As células solares do tipo P e do tipo N são feitas de uma pastilha de silício. A diferença entre eles reside na forma como os wafers são dopados com produtos químicos para melhorar a produção de eletricidade.
Resumindo, as células do tipo P são dopadas com boro, enquanto as células do tipo N são dopadas com fósforo. Comparativamente, o fósforo degrada-se menos que o boro quando exposto ao oxigênio. Além disso, a dopagem com fósforo adiciona elétrons livres ao wafer, o que aumenta a eficiência.
Portanto, os módulos baseados no tipo N podem atingir maior eficiência. As eficiências actuais de cerca de 22,5% aumentarão até cerca de 24% nos próximos 10 anos, de acordo com estimativas.
O problema com o processo de fabricação do tipo N é que ele ainda é mais caro.
Vantagens da tecnologia TOPCon?
1- Processo de fabricação
Os módulos TOPCon podem ser fabricados praticamente com as mesmas máquinas dos módulos tipo P, o que significa que o emprego de células TOPCon não requer alto investimento de capital para os fabricantes.
2- Maior eficiência
Segundo o instituto Fraunhofer ISE, as eficiências podem ultrapassar 25%. A eficiência teórica máxima da célula PERC é de cerca de 24%.
3- Menor degradação
Os módulos TOPCon apresentam menor potência de degradação de energia durante o 1º ano e durante os 30 anos de uso dos painéis fotovoltaicos, em comparação com os painéis PERC.
4- Coeficiente de temperatura mais baixo
As células TOPCon apresentam melhor resistência a cenários climáticos extremos.
5- Taxa de bifacialidade
O fator bifacial para módulos fotovoltaicos PERC foi determinado em média em cerca de 70%, em comparação com até 85% para painéis TOPCon. Eles coletam mais energia na parte traseira em comparação com os módulos bifaciais PERC, o que é favorável para projetos de utilidade pública montados no solo. Esteticamente, eles também podem ser mais atraentes que os painéis solares PERC.
6- Desempenho com pouca luz
Os módulos TOPcon apresentam maior eficiência em condições de pouca luz, o que prolonga o período de geração de eletricidade durante o dia e melhora o desempenho da instalação ao longo do tempo.
Desvantagens da tecnologia TOPCon?
Um dos principais problemas das células TOPCon em comparação com as células PERC é que elas requerem uma quantidade maior de prata (Ag) para produção.
Tanto o TOPCon quanto o PERC usam pasta de prata durante a produção. No entanto, o TOPCon utiliza pasta de prata em ambos os lados das células. Isto significa que os custos nunca serão inferiores aos do PERC.
Novos processos de fabrico podem ser eficazes na redução da quantidade necessária de prata, ao mesmo tempo que proporcionam eficiências semelhantes ou superiores. Em contrapartida, custos mais baixos permitirão que esta tecnologia chegue ao mercado a preços razoáveis.
Existem outras questões técnicas mencionadas em outros lugares: deposição de boro, diferentes requisitos para condições de sala limpa que devem ser atendidos e a incapacidade do atual emissor seletivo de se aplicar ao emissor frontal TOPCon. Essas questões estão além do escopo deste artigo.
