Uma equipe de pesquisa da Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW) investigou os mecanismos de degradação de módulos solares TOPCon industriais encapsulados com etileno acetato de vinila (EVA) sob condições aceleradas de calor úmido e descobriu que a degradação é impulsionada principalmente pela geração de ácido acético a partir do encapsulante de EVA, causando corrosão química.
“Nosso trabalho destaca os riscos críticos na adoção do encapsulamento em EVA para a produção econômica de módulos TOPCon e fornece insights claros e práticos para melhorar a confiabilidade do TOPCon para implantação em ambientes úmidos e quentes”, disse o principal autor da pesquisa, Bram Hoex, à pv magazine. “Isso também oferece uma nova compreensão dos mecanismos de degradação da metalização impulsionados por contaminantes gerados por EVA e demonstra a eficácia dos ajustes de metalização na redução das taxas de degradação induzidas por EVA.”
No estudo “Is TOPCon ready for EVA? Insights from damp heat testing of glass-backsheet modules”, publicado na Solar Energy Materials and Solar Cells, Hoex e seus colegas explicaram que o EVA tende a gerar ácido acético (CH3COOH) ao longo do tempo, o que pode ser prejudicial à potência de saída e ao fator de preenchimento (FF) de um módulo encapsulado em EVA.
Eles analisaram, em particular, dois tipos de módulos TOPCon industriais de folha de vidro encapsulados em EVA com diferentes compostos de metalização frontal sob condições de calor úmido e duas abordagens de metalização: pasta convencional de prata-alumínio (Ag/Al) e pasta de Ag com baixo teor de Al combinada com queima assistida por laser (LAF).
Os módulos foram baseados em células TOPCon de 182 mm × 183,75 mm baseadas em wafers Czochralski (Cz) G10 tipo n. Além disso, EVA bloqueador de UV foi aplicado na parte frontal e EVA transparente a UV foi utilizado na parte traseira, com a camada inferior transparente com um design de grade branca.
Analisados em condições de teste de calor úmido (DH), os módulos convencionais de pasta de Ag/Al apresentaram grave degradação de desempenho após 1.000 h, com uma perda de potência relativa de 37%, atribuível a uma redução de 34,9% na FF.
Além disso, a análise mostrou que a pasta de Ag com baixo teor de Al e LAF melhorou substancialmente a estabilidade, com perda de potência e queda na FF significativamente menores. Os contatos frontais apresentaram corrosão e decomposição de frita de vidro, o que é particularmente grave com pasta de Ag/Al, enquanto os contatos traseiros, contendo ligas ricas em telúrio (Te), apresentaram corrosão e delaminação significativas.
“Essas descobertas ressaltam a grave instabilidade da pasta de Ag/Al, ao mesmo tempo em que revelam que o encapsulante EVA contribui para a degradação em módulos TOPCon com pasta de baixo teor de Al-Ag, embora em menor grau”, enfatizaram os pesquisadores.
Eles também recomendaram a redução do teor de Al na pasta de metalização combinada com o processamento LAF como mitigação parcial e sugeriram que encapsulantes alternativos, como elastômero de poliolefina (POE) ou estratégias de metalização aprimoradas, sejam adotados para alcançar a estabilidade do módulo a longo prazo em condições de calor úmido.
Pesquisas anteriores da UNSW mostraram a vulnerabilidade das células solares TOPCon à corrosão de contato e três tipos de falhas em módulos solares TOPCon que nunca foram detectadas em painéis PERC. Além disso, os cientistas da UNSW investigaram a degradação induzida por sódio em células solares TOPCon sob exposição a calor úmido.
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