Un equipo internacional de investigación ha fabricado una célula solar de contactos pasivos de óxido de túnel (TOPCon) mediante una nueva técnica que permite controlar la deposición de óxido de túnel a escala atómica.
“Esta nueva tecnología pretende resolver los problemas que plantean los métodos tradicionales de deposición química de vapor a baja presión (LPCVD)”, declaró el investigador Liao Baochen a pv magazine. “Estos son, entre otros, los altos costes de mantenimiento y las bajas tasas de deposición, especialmente para el dopaje in situ”.
Los científicos describieron el método propuesto como una innovadora técnica de deposición industrial de capas atómicas asistida por plasma (PEALD). Afirmaron que puede proporcionar películas de óxido de silicio (SiOx) densas y de alta calidad en forma de túnel a un bajo coste y con un alto rendimiento.
Afirmaron que podría integrarse fácilmente en los sistemas de PECVD de tipo tubular utilizados para la fabricación de módulos solares PERC monocristalinos.
“Una sola herramienta de deposición es suficiente para completar la deposición de todas las capas de película fina, lo que hace que su proceso de fabricación sea más competitivo que los métodos convencionales”, dijeron los investigadores.
El grupo construyó la célula con una oblea G1 de tipo n con un grosor de 170 μm y un área de 440,96 centímetros cuadrados. Depositaron todas las películas a una temperatura de 200 C y un tiempo de ciclo de 25 segundos. A continuación, controlaron el grosor del SiOx ajustando el número de ciclos de deposición de capas atómicas (ALD) y recocieron todas las muestras en un horno tubular a 920 C durante 45 minutos para facilitar la cristalización y la activación del dopante.
Como paso final, los académicos serigrafiaron las celdas por ambas caras con una pasta de aleación de aluminio y plata (Al-Ag) para los electrodos delanteros y de Ag para los traseros. A continuación, cocieron los dispositivos a una temperatura máxima de unos 800 C utilizando un horno industrial de cocción rápida.
El equipo de investigación probó las células en condiciones de iluminación estándar y el dispositivo con mejores resultados alcanzó una eficiencia de conversión de energía del 24,2%, una tensión de circuito abierto de 42,65 V, una corriente de cortocircuito de 17,74 A y un factor de llenado del 81,0%.
Los científicos también utilizaron 60 células para construir un módulo TOPCon de 613 W que alcanzó una eficiencia del 22,8%, una tensión de circuito abierto de 41,21 V, una corriente de cortocircuito de 18,17 A y un factor de llenado del 79,5%.
“Las células se cortaron por la mitad con láser y se laminaron por las dos caras con dos paneles de vidrio templado para formar módulos bifaciales”, dijeron.
Presentaron el nuevo proceso de fabricación en “Atomic scale controlled tunnel oxide enabled by a novel industrial tube-based PEALD technology with demonstrated commercial TOPCon cell efficiencies > 24%” (Óxido de túnel controlado a escala atómica mediante una novedosa tecnología PEALD basada en tubos con eficiencias comerciales demostradas de células TOPCon > 24%), que se publicó recientemente en Progress in Photovoltaics.
El grupo está formado por académicos de la Universidad de Nantong, el fabricante chino de células Tongwei, el Instituto de Investigación e Ingeniería de Materiales (IMRE) de Singapur, la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) de Australia y el fabricante chino de módulos Risen Energy.
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