Pesquisadores da Universidade de Suzhou, da Jinko Solar Zhejiang Co., Ltd. e de instituições parceiras desenvolveram uma nova arquitetura de célula solar bifacial, projetada para superar as limitações de eficiência das células solares TOPCon e impulsionar o avanço da tecnologia de células solares em tandem. O projeto combina a estrutura de contato passivado por camada de óxido de tunelamento (TOPCon) com materiais de perovskita, formando uma arquitetura híbrida para reduzir perdas de energia e melhorar o desempenho.
Os professores Gao Kun e Yang Xinbo afirmaram: "Nosso trabalho surge de uma limitação fundamental das atuais células solares TOPCon. Nos dispositivos TOPCon industriais, o emissor p+ difundido com boro ainda é usado na face frontal, o que introduz perdas significativas por recombinação e limita o ganho de eficiência. Uma estratégia natural é substituir esse emissor por contatos TOPCon localizados." Eles observaram que o design TOPCon tradicional requer uma camada espessa de polissilício para manter o contato elétrico, mas isso aumenta a absorção de luz e reduz o desempenho.
Para superar essa limitação, a equipe redesenhou os contatos passivados frontal e traseiro, adotando contatos TOPCon do tipo n padronizados localizados apenas sob os dedos metálicos, formando uma arquitetura "em forma de dedos" para reduzir a absorção de luz enquanto mantém o desempenho elétrico. Eles também melhoraram a qualidade da camada de contato TOPCon através do alisamento da superfície de silício e de um processo de deposição por campo térmico gradiente.
Testes mostraram que um protótipo TOPCon de tamanho industrial alcançou uma eficiência certificada de 26,34%, enquanto a integração em uma configuração tandem perovskita/TOPCon resultou em um aumento significativo de eficiência. Gao Kun disse: "O importante é que a mesma plataforma TOPCon foi ainda utilizada como célula inferior em um tandem monolítico perovskita/TOPCon, alcançando uma eficiência certificada de 32,73%. Isso demonstra a forte compatibilidade do nosso design com a tecnologia tandem de próxima geração."
Os pesquisadores estão trabalhando para otimizar o desempenho dos contatos frontais padronizados e dos contatos traseiros. Estudos futuros se concentrarão em melhorar a estabilidade dos dispositivos tandem e reduzir as perdas ópticas na célula inferior de silício. Eles concluíram: "Em última análise, nosso objetivo é desenvolver uma arquitetura de dispositivo baseada em TOPCon que alcance alta eficiência e confiabilidade de longo prazo em escala industrial." Esta pesquisa oferece um caminho potencial para a próxima geração de células solares, combinando alta eficiência com compatibilidade com a fabricação industrial, o que pode promover o avanço da tecnologia fotovoltaica e a implantação de energia renovável.
