As células fotovoltaicas (PV) são geralmente feitas de materiais semicondutores, como o silício, e possuem eletrodos positivos e negativos. Quando expostas à luz solar, ocorre o efeito fotovoltaico, convertendo instantaneamente a energia luminosa em energia elétrica na forma de corrente contínua (CC). Essa eletricidade pode ser armazenada em baterias ou convertida em corrente alternada (CA) por meio de um inversor para atender a diversas necessidades energéticas. As células fotovoltaicas são frequentemente conectadas em série ou em paralelo para formar módulos, que são então montados em conjuntos para gerar maior potência.
1. Células de campo de superfície traseira (BSF) de alumínio
Estrutura e princípio
As células BSF são um tipo comum de célula solar que utiliza um revestimento de alumínio como eletrodo traseiro. Isso cria um campo elétrico na parte traseira que ajuda a direcionar os elétrons para o eletrodo traseiro, aumentando a eficiência de conversão de energia. O processo de produção envolve a dopagem da superfície de silício com fósforo para criar uma região do tipo N, a aplicação de uma película ou revestimento para formar uma região do tipo P na parte frontal e a formação de uma junção pn. Finalmente, grades metálicas são adicionadas para coletar a corrente.
Histórico de desenvolvimento
Propostas inicialmente em 1973, as células BSF foram a primeira estrutura de célula de silício cristalino comercializada. Em 2016, elas representavam mais de 90% da participação de mercado.
Vantagens
As células BSF destacam-se pela sua simplicidade, relação custo-benefício e tecnologia consolidada.
2. Células PERC
Origem do nome
PERC significa Emissor Passivado e Célula Traseira.
Processo e desempenho
Baseada nas células BSF tradicionais, a tecnologia PERC adiciona duas etapas fundamentais: passivação da superfície traseira e abertura a laser, aumentando significativamente a eficiência. O processo de fabricação inclui limpeza e texturização do wafer, difusão para criar junções pn, dopagem a laser para emissores seletivos, passivação traseira, perfuração a laser, serigrafia, sinterização e testes.
Vantagens
As células PERC apresentam uma estrutura simples, um processo de fabricação curto e um alto nível de maturidade dos equipamentos.
3. Células de Heterojunção (HJT)
Estrutura
As células HJT são células solares híbridas que combinam substratos de silício cristalino e filmes de silício amorfo. Elas incorporam camadas intrínsecas de silício amorfo na interface da heterojunção para passivar as superfícies frontal e traseira. A estrutura simétrica inclui um substrato de silício cristalino tipo N, uma camada de silício amorfo tipo Pi na face voltada para a luz, uma camada de silício amorfo tipo iN na face traseira e eletrodos e barramentos transparentes em ambos os lados. Essas são células bifaciais.
Vantagens
As células HJT apresentam alta eficiência, baixa degradação, baixo coeficiente de temperatura, alta bifacialidade, processos simplificados e adequação para wafers mais finos.
4. Células TOPCon
Princípio técnico
As células TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) baseiam-se no princípio de transporte seletivo de portadores. Elas apresentam uma camada ultrafina de óxido de silício e uma camada de silício dopado na parte traseira, formando uma estrutura de contato passivado. Isso reduz a recombinação na superfície e no contato metálico, criando um potencial significativo para melhoria da eficiência em células N-PERT.
Características do processo
As células TOPCon utilizam substratos de silício tipo N e requerem alterações mínimas nas linhas de produção de silício tipo P existentes, como a adição de equipamentos de difusão de boro e deposição de filmes finos. Elas eliminam a necessidade de aberturas traseiras e alinhamento, simplificando a fabricação e aumentando a compatibilidade com os processos de células PERC e N-PERT.
Vantagens
As células TOPCon apresentam baixa degradação, alta bifacialidade e baixo coeficiente de temperatura, proporcionando excelente desempenho em usinas de energia solar.
5. Células IBC
Estrutura e princípio
As células com contato traseiro interdigitado (IBC) realocam todas as linhas da grade de eletrodos da face frontal para a parte traseira, organizando as junções pn e os contatos metálicos em um padrão interdigitado. Isso reduz o sombreamento e aumenta a absorção de luz. Sem contatos metálicos na face frontal, as células IBC proporcionam uma área ativa maior para a conversão de fótons.
Integração de Tecnologia
As células IBC podem ser integradas a outras tecnologias como PERC, TOPCon, HJT e perovskita, formando células híbridas avançadas como "TBC" (TOPCon-IBC) e "HBC" (HJT-IBC).
Potencial de aplicação
Com seu design esteticamente agradável, as células IBC são muito adequadas para sistemas fotovoltaicos integrados a edifícios (BIPV) e possuem fortes perspectivas comerciais.
Conclusão
Cada tipo de célula fotovoltaica oferece vantagens únicas e desempenha um papel fundamental no avanço das tecnologias de energia solar. Por meio da inovação contínua, essas tecnologias impulsionam o crescimento e a transformação da indústria fotovoltaica.
