Investigadores de la UNSW advierten sobre sorprendentes vulnerabilidades del módulo solar TOPCon

Fuente: https://www.pv-magazine.com

Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur afirman haber identificado tres tipos de fallas en el panel TOPCon que están ausentes en los productos PERC. Explicaron que estas fallas pueden ocurrir cuando los módulos están expuestos a alta humedad y contaminantes antes de encapsularlos.

Científicos de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) en Australia afirman haber identificado tres nuevos tipos de fallos en los módulos solares TOPCon que nunca se detectaron en los paneles PERC.

«Los resultados nos sorprendieron bastante», dijo a pv magazine el autor principal de la investigación, Bram Hoex . “Esperábamos que el elastómero de poliolefina (POE) en general tuviera un buen rendimiento, pero identificamos que algunos POE funcionaron muy mal. Probablemente esto se deba a los diferentes aditivos utilizados en el POE que reaccionan con el fundente de soldadura y la metalización, lo que produce corrosión por contacto”.

Los científicos dijeron que su trabajo tenía como objetivo inicial evaluar el impacto de las listas de materiales (BOM) en la confiabilidad de las células solares PERC y TOPCon disponibles comercialmente. Especificaron que todos los módulos estaban encapsulados en una línea piloto dentro de una instalación industrial no especificada.

«Estos procesos incluyeron soldadura para conectar cables de cinta y pestañas a las barras colectoras y laminación para unir módulos de formación de BOM», explicaron, y señalaron que todos los paneles pasaron por una prueba de calor húmedo (DH) a 85 C y 85 % de humedad relativa durante hasta 1000 h. Dijeron que todos los componentes de la lista de materiales, como vidrio, lámina posterior de polímero, acetato de etileno y vinilo (EVA) y POE, se adquirieron de varios fabricantes en todo el mundo y se consideraron para la fabricación en gran volumen. Los nombres de los proveedores no fueron revelados debido a «preocupaciones de confidencialidad».

El equipo realizó mediciones de corriente-voltaje (I – V) utilizando un probador de flash del módulo Eternalsun Spire y capturó imágenes de fotoluminiscencia de circuito abierto (PL _LS ) y electroluminiscencia (EL _LS ) de escaneo de línea a través de un sistema de escaneo de línea de luminiscencia BTi-M1 antes y después de la prueba DH. «Las proporciones de las imágenes EL _LS se obtuvieron dividiendo las imágenes EL _LS capturadas antes y después de 1000 h de prueba DH utilizando Lumitools, un software avanzado de procesamiento de imágenes», enfatizó.

La serie de pruebas mostró que los métodos utilizados para encapsular los paneles con alta calidad (POE) y baja calidad (EVA) tuvieron un impacto «insignificante» en el rendimiento y la confiabilidad de las células PERC, definiéndose las alteraciones observadas como «de naturaleza mínima».

Por el contrario, las celdas TOPCon probadas mostraron una mayor pérdida de potencia máxima en comparación con sus contrapartes PERC, con valores de potencia máxima que disminuyeron de alrededor del 30% a 25 valores para módulos encapsulados con diferentes tipos de POE y de aproximadamente 29% a 26% para paneles encapsulados con Eva. Estas pérdidas se debieron principalmente a un aumento de la resistencia en serie.

«Nuestros hallazgos indican que los módulos PERC demuestran estabilidad, con solo una disminución del 1 al 2 % en la potencia máxima después de 1000 h de prueba DH, independientemente de la lista de materiales utilizada», afirmó el grupo de investigación. «Por el contrario, los módulos TOPCon experimentan una degradación significativa, con una potencia máxima que disminuye entre un 4% y un 65% en relación después de la misma duración de la prueba DH».

A través de las pruebas, los científicos identificaron, en particular, tres tipos de fallas: una falla puntual; un modo de falla que ocurre en el punto de interconexión entre los cables planos y las barras colectoras de las celdas; y un fallo total en toda el área de las celdas y módulos.

Atribuyeron la causa del primer fallo a la reacción electroquímica entre la humedad, la metalización de las células y los contaminantes probablemente presentes en las células antes de la encapsulación. Para el segundo tipo, dijeron que se observó en módulos con células TOPCon encapsuladas con EVA o POE, comenzando en el punto de interconexión y luego extendiéndose al área de las células circundantes después de pruebas DH extendidas.

En cuanto al tipo de falla Tipo 3, se encontró que ocurría en módulos con módulos TOPCon encapsulados con POE, probablemente debido a una reacción electroquímica entre la metalización de la celda, la humedad, el fundente de soldadura y los elementos críticos liberados.

Los académicos dijeron que estos resultados muestran la vulnerabilidad de las células solares TOPCon cuando se exponen a alta humedad y contaminantes antes de la encapsulación. «Es necesaria una consideración cuidadosa al manipular y seleccionar encapsulantes para los módulos TOPCon», advirtieron.

Sus hallazgos se presentaron en el estudio » Comprador consciente: tres nuevos modos de falla en los módulos TOPCon ausentes de la tecnología PERC «, que se publicó recientemente en Solar Energy Materials and Solar Cells .

El mismo grupo de investigación identificó el año pasado cuatro modos de falla causados ​​por el calor húmedo en paneles solares de heterounión con una configuración de lámina con respaldo de vidrio. Estas fallas podrían resultar en pérdidas de energía que oscilan entre el 5% y el 50%.