Los investigadores del instituto alemán explicaron que la degradación inducida por los rayos UV puede causar pérdidas de eficiencia y voltaje mayores de lo esperado en todas las tecnologías celulares dominantes, incluidos los dispositivos TOPCon. Los científicos esperan que las capas de nitruro de silicio puedan usarse para mejorar la estabilidad UV de TOPCon en comparación con las capas de PECVD que normalmente se utilizan en PERC y células de heterounión.
Investigadores de Alemania Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (Fraunhofer ISE) han investigado la estabilidad frente a la exposición a los rayos UV de tres tipos de tecnologías convencionales de células solares: contacto pasivado con óxido de túnel (TOPCon), emisor pasivado y célula trasera (PERC) y heterounión (HJT), y han descubierto que todas ellas pueden sufrir una grave degradación de la tensión implícita.
Explicaron que la degradación inducida por los rayos UV (UVID) puede provocar pérdidas inesperadas de voltaje y eficiencia en el futuro, especialmente cuando pueda estar disponible un historial de UVID más amplio. “Un ejemplo destacado de esto es Degradación inducida por luz y temperatura elevada. (LeTID), lo que ha provocado pérdidas imprevistas en los módulos PERC durante la operación de campo”, afirmaron. «Informes recientes sugieren que un escenario similar podría repetirse debido a UVID para las tres arquitecturas celulares modernas».
Los efectos nocivos de la radiación UV se han asociado en gran medida en los paneles solares con encapsulantes de módulos transparentes a los rayos UV y el envejecimiento de los materiales de embalaje de los módulos, lo que conduce a la decoloración, delaminación y agrietamiento de la lámina posterior del encapsulante. En particular, la luz ultravioleta puede contribuir a la formación de ácido acético en el encapsulante del módulo, que corroe la rejilla de contacto de la celda. El rendimiento de las células solares también se ve afectado negativamente por la radiación UV mediante la generación de defectos en la superficie. Dentro de una célula solar de silicio, la luz ultravioleta puede dañar las capas de pasivación, el silicio que se encuentra debajo y la interfaz entre las dos.
«Actualmente, los encapsulantes transparentes a los rayos UV son el estándar para la parte frontal del módulo», dijo el autor principal de la investigación, Fabian Thome. revistapv. “El uso de encapsulantes que bloquean los rayos UV podría ser sin duda una estrategia para reducir la UVID, pero esto tiene el costo de una menor eficiencia del módulo. Sabemos de algunos fabricantes que ya utilizan esta estrategia. Parece ser una buena solución intermedia hasta que la UVID se resuelva a nivel celular”.
En el estudio”Degradación inducida por rayos UV de células solares industriales PERC, TOPCon y HJT: ¿el próximo gran desafío de confiabilidad?”, publicado en RRL Solarlos investigadores explicaron que su análisis demostró células solares tanto comerciales como de laboratorio, sin revelar los nombres de los fabricantes. Los dispositivos fueron expuestos a la radiación de lámparas UV-340 sin cobertura.
«Para establecer una conexión entre las pruebas de laboratorio y la aplicación de campo, analizamos datos resueltos específicamente de un sitio de pruebas en el desierto de Negev, Israel, desde 2019», dijeron. «En la secuencia de prueba UV, tres células por grupo fueron expuestas a la radiación UV desde el frente y dos desde atrás, con los respectivos lados opuestos cubiertos».
Las pruebas demostraron que la exposición trasera generaba menos UVID que la exposición frontal, y todas las tecnologías sufrían pérdidas de voltaje superiores a 5 mV después de 60 kWh·m.−2. “Después de la exposición a los rayos UV, la recombinación adicional (una medida para la formación de defectos) fue más pronunciada en PERC que en TOPCon; pero la pérdida de voltaje fue comparable”, dijo Thome. “Esto se debe a que TOPCon tiene una mayor calidad de pasivación y por lo tanto ‘siente’ incluso pequeñas cantidades de defectos. Cuanto mayor sea la eficiencia inicial, mayor será la sensibilidad incluso a pequeñas cantidades de defectos adicionales”.
El análisis también mostró que las capas de pasivación a base de óxido de aluminio (AlOx) y nitruro de silicio (SiNy), que se depositan en células TOPCon mediante deposición de capas atómicas (ALD), pueden mejorar la estabilidad UV de estos dispositivos en comparación con las capas específicamente utilizadas en células PERC y HJT, que se depositan a través de plasma mejorado deposicion quimica de vapor (PECVD).
“Los componentes comunes a las tres tecnologías celulares también pueden ser importantes para la estabilidad UV. «Un ejemplo sería el índice de refracción y el espesor de las capas de nitruro de silicio, que determinan la dosis efectiva de UV que llega al silicio», concluyó Thome.
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