Tecnologia PERC - a nova geração de células fotovoltaicas

Você provavelmente notou que os últimos meses foram preenchidos por comunicados de imprensa dos fabricantes afirmando que eles aumentariam sua capacidade de produção na tecnologia de células PERC para produzir painéis solares de alta potência e alta eficiência. Para ajudá-lo a superar o fluxo de informações, discernir o direito do ponto de venda, preparamos este resumo das principais informações para conhecer a tecnologia.


Introdução


Se você acompanha o mercado fotovoltaico já deve ter ouvido falar sobre a tecnologia PERC. Os principais fabricantes de módulos fotovoltaicos empregam essa tecnologia nas últimas gerações dos seus produtos, com eficiências que ultrapassam 19%.

Basicamente a tecnologia PERC consiste em células fotovoltaicas mais finas e fabricadas com uma camada adicional de passivação, que vamos explicar a seguir. Como vantagens, a tecnologia PERC permite obter células fotovoltaicas com menor uso de matéria prima (mais baratas) e de alta eficiência.


1. O que significa PERC? Literalmente, significa Emissor Passivado e Célula Traseira . Você também encontra o termo Emissor Passivo e Contato Traseiro .


2. O que é isso? A tecnologia de células PERC define uma arquitetura de células solares que difere da arquitetura de células padrão que está em uso há três décadas e que geralmente é apresentada em todos os manuais fotovoltaicos.

A partir de hoje, a grande maioria das células solares cristalinas produzidas segue a estrutura apresentada abaixo.

De cima para trás: - Pasta de prata impressa em tela para formar os contatos - Revestimento anti-reflexo - Fosfatos difusores de silício dopados com boro que formam a junção PN - Campo de Superfície Traseira de alumínio (Al-BSF) - pasta de alumínio serigrafada

Silício cristalino

O silício cristalino (c-Si), nas formas poli ou multicristalina (também conhecida como policristalina) domina o mercado de células fotovoltaicas, com mais de 90% do market share frente às demais tecnologias, incluindo nessas últimas os filmes finos e outros materiais semicondutores. Grande parte do custo de fabricação de células e módulos fotovoltaicos cristalinos reside no processo de obtenção de wafers de silício. Custos associados à quantidade de matéria prima e ao uso de energia na fabricação de wafers são os grandes vilões da indústria do silício cristalino.


Recentemente ocorreram avanços na fabricação de wafers com a introdução do método de serragem por fios diamantados. Esse método possibilita obter 50% mais wafers do que os métodos tradicionais, com a mesma quantidade de matéria prima. Isso significa que wafers mais finos podem ser obtidos tipicamente com espessuras menores do que 200 micrômetros (1 micrômetro é igual a 1 milésimo de milímetro). A consequência imediata disso é a redução dos preços das células e dos módulos fotovoltaicos para o mercado consumidor.


Mas nem tudo é perfeito: a redução da espessura das células de silício reduz a eficiência de conversão, uma vez que as taxas de recombinação de elétrons e lacunas tornam-se mais elevadas.

3. PERC e PERC? Sob a sigla PERC, nós também encontramos as tecnologias de células solares chamadas PERL, PERT, PERF. Mesmo que inicialmente não considerado na nomenclatura do PERC, eles são geralmente considerados como parte da mesma família


4. Qual é o interesse da tecnologia? A principal vantagem da estrutura da célula PERC é que ela permite que os fabricantes alcancem maiores eficiências do que as células solares padrão que estão atingindo seus limites físicos. Com o estado atual da tecnologia, é possível obter até 1% de ganho absoluto em eficiência. Embora existam mais etapas no processo de fabricação, o ganho de eficiência permite a redução de custos, também no nível do sistema. Devemos sempre ter em mente que o Santo Graal é melhorar a eficiência e reduzir os custos ao mesmo tempo. E a melhoria da eficiência das células solares é um contribuinte para a redução de custos.

Portanto, esta arquitetura de células é considerada como apresentando um dos melhores potenciais para a produção de painéis solares de alta eficiência a preços competitivos.


5. É novo? A arquitetura PERC não é nova de todo. A primeira evocação da tecnologia remonta à Universidade de New South Wales, na Austrália, em 1983, e o primeiro artigo [1] foi publicado em 1989. Como esse conceito de célula oferecia o melhor potencial para alcançar alta eficiência, a UNSW o usou para alcançar seus múltiplos recordes mundiais de eficiência, que chegou perto de 25% [2]. As outras duas tecnologias concorrentes foram a tecnologia Back Contact, popularizada pela Sunpower, e a tecnologia HIT comercializada pela Panasonic.


6. Por que agora? É interessante sublinhar que a arquitetura padrão de células solares está em uso desde meados dos anos 80. Desde então, a tecnologia passou por melhorias incrementais, com pastas melhores para formar contatos frontais, dedos de contato mais finos, revestimento antirreflexo otimizado ... Levou quase 30 anos para a indústria quase alcançar as eficiências obtidas no nível de pesquisa.

O gráfico a seguir resume a busca histórica da indústria solar para melhorar sua tecnologia.


Como dito anteriormente, há sempre uma lacuna entre os desempenhos alcançados no nível da pesquisa e o que é alcançado na produção em massa no nível industrial. Assim, se a tecnologia das células PERC surge agora, é principalmente por razões econômicas.


De fato, a indústria deve sempre se comprometer para alcançar conceitos economicamente e tecnicamente viáveis. Durante 30 anos, as melhorias incrementais constantes trazidas para a tecnologia de células padrão foram economicamente e tecnicamente viáveis. Agora que o conceito padrão atinge seus limites e que o know-how técnico está disponível ao longo da cadeia de valor para introduzir a tecnologia PERC, ele pode constituir uma nova plataforma viável para fabricar painéis solares de alta potência e alta eficiência.

Conforme previsto pelo ITRPV, um órgão que reúne um conjunto de fabricantes nas diferentes etapas da cadeia de valor e que trabalha com tendências tecnológicas, a tecnologia PERC assumirá progressivamente a maior participação de mercado. Como esse é o sentido da história na indústria de PV para ficar cada vez melhor, mais cedo ou mais tarde, a maioria dos painéis instalados contará com essa tecnologia.



7. A tecnologia PERC apresenta intrinsecamente melhor desempenho de luz fraca? Paralelamente ao desenvolvimento da tecnologia PERC, vimos aparecer em argumentos de folhas de dados relacionados ao desempenho aprimorado sob luz fraca. É então legítimo questionar se esses dois fatos estão relacionados. Embora seja verdade que você encontrará módulos baseados em PERC com melhor desempenho de luz fraca, ele não tem nada a ver intrinsecamente com a tecnologia de célula PERC.


8. Desafios com a tecnologia Como para qualquer nova tecnologia, o desafio por trás da tecnologia PERC é ser capaz de ampliar a tecnologia enquanto controla o processo. Na aleo, sempre valorizamos o know-how e definitivamente é possível fabricar essas células. Entre os desafios relacionados à tecnologia PERC, dois são mais suscetíveis a impactar o proprietário de um painel equipado com essa tecnologia.

O primeiro está relacionado à Degradação Induzida pela Luz. LID é esse efeito que faz com que um módulo perca uma porcentagem de sua energia após a primeira exposição à luz. Explica porque os fabricantes com garantias lineares nunca garantem 100% da energia após o primeiro ano. Devido aos níveis de dopagem mais altos comumente aplicados em células PERC, o efeito negativo devido a LID é aumentado com a tecnologia PERC em comparação com células padrão com um Al-BSF. Há também um tópico em torno da Degradação Induzida pelo Potencial. Houve numerosos artigos e artigos levantando esta questão, e especialmente para o PERC policristalino. Não é trivial, na medida em que esse tipo de defeito pode prejudicar completamente o desempenho de uma usina. A melhor recomendação que podemos fazer em relação a esse problema é garantir que os módulos que você fornece recebam o certificado de acordo com a IEC TS 62804 para resistência a PID e que haja confiança na consistência que o fabricante aplica à sua seleção de materiais e processos para garantir sua conformidade. a produção é livre de PID.


Se você está buscando instalar uma usina fotovoltaica na sua residência ou na sua empresa, pergunte ao seu fornecedor se ele está utilizando painéis solares com tecnologia PERC de maior eficiência. Além de de utilizar módulos mais eficientes você conseguirá diminuir drasticamente a quantidade de módulos em cima do seu telhado e consequentemente diminuirá a complexidade de manutenção do seu sistema.


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