De acordo com pt.wedoany.com-Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia da China Oriental (East China University of Science and Technology) investigaram o mecanismo de degradação de eletrodos com baixo teor de prata em células solares de heterojunção (HJT), com o objetivo de fornecer diretrizes de projeto para a fabricação de módulos fotovoltaicos que combinem competitividade de custos e alta eficiência.
O autor correspondente da equipe, Xiaojun Ye, afirmou à pv magazine que o estudo investigou sistematicamente o comportamento de envelhecimento térmico de eletrodos de cobre (Cu) revestidos com prata (Ag) em células solares de heterojunção, descobrindo que a interdifusão entre as camadas de prata e cobre leva a um aumento significativo na resistência de contato. A pesquisa não apenas elucidou o mecanismo de degradação subjacente, mas também forneceu orientações cruciais para projetar estratégias de metalização econômicas, eficientes e confiáveis para módulos de células solares HJT.
O estudo baseou-se na premissa de que o comportamento de envelhecimento térmico de eletrodos de cobre revestidos com prata, especialmente as finas cascas de prata usadas em pastas comerciais, ainda não é totalmente compreendido. Para isso, os cientistas focaram no processo de degradação sob condições de envelhecimento acelerado, correlacionando a evolução microestrutural e os fenômenos de interdifusão com o desempenho elétrico e a confiabilidade de longo prazo.
Nos experimentos, os pesquisadores utilizaram uma pasta de cobre revestida com prata composta por partículas do tipo núcleo-casca, pó de prata submicrométrico e matriz de resina epóxi, com tamanho de partícula entre 2 e 4 micrômetros e espessura da casca de prata de aproximadamente 70 nanômetros. A pasta foi aplicada em wafers de silício monocristalino tipo n por meio da técnica de serigrafia, seguida de secagem a 150 graus Celsius e cura a 195 graus Celsius.
O desempenho elétrico dos eletrodos de cobre revestidos com prata foi avaliado pelo método da linha de transmissão (TLM). A análise revelou que tanto a resistência linear (Rline) quanto a resistividade de contato (ρc) aumentaram com o tempo de envelhecimento, apresentando forte dependência da temperatura. Além disso, a sensibilidade da resistividade de contato à temperatura foi significativamente maior do que a da resistência linear, indicando que a degradação interfacial é o principal fator responsável pela falha do desempenho elétrico.
Utilizando técnicas como espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS), microscopia eletrônica de varredura com feixe de íons focalizados (FIB-SEM) e difração de raios X (XRD), os pesquisadores confirmaram que a degradação é impulsionada principalmente pela interdifusão entre prata e cobre, bem como pela formação de defeitos.
A equipe de pesquisa concluiu que o comportamento elétrico é controlado por dois processos concorrentes: por um lado, a sinterização melhora o contato entre as partículas, fortalecendo temporariamente as conexões elétricas; por outro lado, a interdifusão entre prata e cobre e a formação de defeitos degradam gradualmente a estrutura interna. À medida que o envelhecimento avança, o segundo processo torna-se dominante, rompendo a rede condutora contínua original em caminhos isolados e mal conectados, forçando os elétrons a percorrerem estruturas mais tortuosas e descontínuas, resultando, em última análise, em uma grave degradação do desempenho elétrico de longo prazo.
Os estudiosos enfatizaram que a análise teórica indica que, sob condições operacionais reais, a difusão interfacial e a evolução de vazios são os principais fatores determinantes da confiabilidade de longo prazo, sendo crucial melhorar a estabilidade interfacial para aumentar a durabilidade do dispositivo.
Os resultados da pesquisa foram publicados como artigo na revista Solar Energy Materials and Solar Cells, intitulado "Thermal aging-induced interdiffusion and reliability degradation in low-silver electrodes for SHJ solar cells". O estudo fornece insights fundamentais para equilibrar a redução do teor de prata e a garantia da confiabilidade de longo prazo dos módulos na tecnologia HJT.
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