Um grupo de pesquisadores liderado pela Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW), na Austrália, desenvolveu um contato passivado por óxido de túnel (TOPCon) solar baseado em contatos de alumínio (Al) colocados na parte traseira.
“A configuração de célula proposta visa substituir as caras pastas de prata (Ag) usadas para contatos de células por alumínio de baixo custo, que pode ser perfeitamente integrado à infraestrutura de serigrafia industrial existente e já está bem estabelecido na fabricação de células solares”, relatou o principal autor da pesquisa, Ning Song, à pv magazine, observando que as pastas de Al custam aproximadamente US$ 3–7/kg, o que é mais de 100 vezes mais barato do que as pastas de prata (Ag) e significativamente mais barato do que as pastas emergentes de cobre (Cu).
No artigo “Integration of aluminum contacts in TOPCon solar cells: A pathway to reduce silver usage“, publicado na Solar Energy Materials and Solar Cells, os cientistas explicaram que usaram contatos de Al preparados com uma ferramenta de abertura de contato a laser (LCO). Os contatos foram então serigrafados com uma pasta de Al convencional fornecida pelo especialista japonês Toyo Aluminium K.K.
“Embora a etapa de ablação a laser envolva algum capex e opex adicionais, muitos fabricantes já operam ferramentas de abertura de contato a laser (LCO) para a produção de células PERC. Essas ferramentas podem ser reaproveitadas para o nosso processo, tornando-o econômico e compatível com as configurações de fabricação atuais”, acrescentou Song.
O processo foi implementado sem comprometer a qualidade de passivação da superfície das camadas subjacentes de óxido de silício (poli-Si/SiOx) e com os dedos de Al sendo impressos e queimados com a pasta de alumínio na superfície traseira das células. “Embora as partículas de Al tenham penetrado profundamente na camada de poli-Si, elas não atingiram a interface poli-Si/SiO₂, preservando a passivação da superfície”, enfatizaram.
Com essa arquitetura de célula traseira, a equipe de pesquisa construiu várias amostras de células solares TOPCon com uma temperatura de queima de 680 C. O desempenho dessas células foi então comparado ao dos dispositivos TOPCon de referência fabricados com contatos Ag e metalização.
“Com a condição de disparo ideal e o design do padrão LCO, a célula campeã de Al traseira fabricada atingiu uma eficiência promissora de 22,9% em uma lacuna de eficiência de 0,8% com a célula de referência de Ag traseiro”, afirmou a equipe.”Nossas descobertas destacam a necessidade de minimizar a recombinação de contato Al/poli-Si e as perdas de resistência para reduzir efetivamente a lacuna de eficiência com a célula de referência.
Olhando para o futuro, Song disse que mais esforços serão dedicados a reduzir a lacuna de eficiência entre os contatos de alumínio e prata. “Dito isso, estamos abertos a colaborações e vemos um forte potencial para parcerias com fabricantes interessados em adotar soluções de metalização mais sustentáveis e econômicas”, concluiu.
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