Módulos N-Type TOPCon: o que o comprador de um projeto deve avaliar

Seleção de módulos: formato e arquitetura da célula

A seleção de módulos envolve tanto o formato do módulo como a arquitetura da célula. A arquitetura da célula é um de vários fatores que os compradores de projetos podem avaliar a par das condições do local, do design do sistema, da documentação do fornecedor e dos requisitos do projeto.

As secções abaixo descrevem, em termos neutros, a que se refere a designação "N-Type TOPCon" e que fatores um comprador pode verificar com um fornecedor antes de um módulo ser incluído numa lista de materiais. Este artigo não faz benchmarking de produtos e não faz qualquer afirmação sobre quota de mercado, adoção, crescimento ou tendências tecnológicas.

A que se refere "N-Type TOPCon"

TOPCon é geralmente expandido como "Tunnel Oxide Passivated Contact". A expansão descreve uma arquitetura de célula na qual o contacto elétrico entre o silício e o elétrodo metálico é formado através de uma estrutura de contacto passivante, em vez de apenas através de uma região de contacto diretamente metalizada.

A ideia do contacto passivante

Numa célula convencional, a região de contacto envolve um compromisso: o metal tem de se ligar eletricamente ao silício, enquanto a mesma região é também um local onde os portadores de carga podem ser perdidos. Uma abordagem de contacto passivante separa estas duas funções, colocando uma camada de óxido muito fina entre o silício e uma camada dopada, de modo que a região de contacto é tratada de forma diferente do resto da superfície da célula. Esta estrutura foi desenvolvida e reportada para células solares de silício tipo n, com o objetivo de combinar elevada qualidade de passivação da interface com excelente transporte de portadores de carga. [S1] A família mais ampla de designs de contacto passivante para células solares de silício cristalino é objeto de literatura de revisão subsequente. [S2]

Noções básicas do substrato N-Type

A parte "N-Type" da designação refere-se ao substrato. As bolachas de silício são dopadas de modo a transportarem carga de uma forma particular, e o tipo de dopante determina se uma bolacha é descrita como n-type ou p-type; as células construídas sobre substratos n-type são descritas em conformidade. O tipo de substrato é uma propriedade documentada de um design de célula e interage com o resto da estrutura da célula e com o processo de fabrico do módulo. Os compradores devem confirmar o substrato e a tecnologia da célula na própria documentação do fornecedor, em vez de os inferirem a partir de um nome de produto. [S1] [S3]

Os valores de desempenho específicos — eficiência, coeficientes de temperatura, resultados de degradação ou pressupostos de rendimento — estão deliberadamente fora do âmbito deste artigo. Quando esses valores forem relevantes para um projeto, devem vir da documentação técnica do fornecedor, com as condições de ensaio aplicáveis indicadas.

O Que os Compradores de Projetos Devem Avaliar

Comportamento de desempenho em condições reais

Os valores das fichas técnicas são reportados sob condições de ensaio laboratorial definidas, enquanto os locais dos projetos apresentam irradiância, temperatura, ângulo e sujidade variáveis. Os compradores devem pedir ao fornecedor que indique as condições de ensaio por trás dos valores que recebem e como se espera que o módulo se comporte fora dessas condições, para que os números possam ser introduzidos nas próprias premissas de modelação do projeto com as devidas ressalvas.

Fiabilidade e comportamento a longo prazo

Espera-se que os módulos permaneçam em serviço durante um longo período, pelo que a conversa sobre fiabilidade incide sobre como um fornecedor caracteriza o comportamento a longo prazo, que testes e processos de qualidade estão por trás do produto e como o fornecedor documenta esses processos. Os compradores podem pedir o material subjacente em vez de uma frase de resumo. Vale também a pena perguntar como um fornecedor trata um desvio descoberto após o envio: quem investiga, que registos são produzidos e como as unidades afetadas são identificadas e substituídas.

Continuidade de fornecimento e comercial

A escolha do módulo é também uma decisão de cadeia de abastecimento. Prazos de entrega, quantidades mínimas de encomenda, disponibilidade de componentes compatíveis, documentação e suporte no mercado de destino, e a capacidade do fornecedor de servir um projeto ao longo do seu calendário de entrega influenciam o risco. Os compradores devem pedir que estes pontos sejam confirmado por escrito antes de um módulo ser incluído numa lista de materiais.

Correspondência e compatibilidade do sistema

Os módulos não funcionam isoladamente. Os inversores, as estruturas de montagem, o design de strings, o encaminhamento de cabos e o equipamento de monitorização interagem todos com as características elétricas e físicas do módulo. A compatibilidade deve ser confirmada com os fornecedores de inversores e de montagem, em vez de assumida a partir de um destaque da ficha técnica.

Onde a Escolha do Módulo se Insere no Planeamento do Projeto

A seleção do módulo é uma decisão dentro de um processo maior. A sequência que costuma funcionar é: definir o local e a necessidade energética, estabelecer a arquitetura do sistema, definir o que o módulo deve fazer dentro dessa arquitetura e só então comparar produtos. Trabalhar nessa ordem reduz o risco de escolher um módulo por um destaque da ficha técnica e depois ajustar o resto do sistema a ele.

Para projetos internacionais, acrescente documentação e apoio à lista. O mercado de destino pode exigir determinada documentação, idioma, embalagem ou disposições logísticas, e estas são mais fáceis de confirmar antes de uma encomenda do que depois.

Perguntas que vale a pena fazer a um fornecedor

Que documentação está disponível para desempenho, ensaios e comportamento a longo prazo, e quem a produziu?
Como é controlada a qualidade do produto durante o fabrico e que registos acompanham uma remessa?
Que tecnologia de célula e substrato usa o módulo, e como isso está indicado na ficha técnica?
Qual é o prazo de entrega para a quantidade necessária e como é garantido?
Com que inversores e sistemas de montagem foi este módulo implementado, e que informação de compatibilidade pode ser partilhada?
Quem fornece apoio técnico no mercado de destino, em que idioma e através de que canal?
O que acontece se um módulo ou um lote for considerado diferente da especificação?

Respostas claras e específicas a estas perguntas são mais informativas do que qualquer número de destaque.

Fontes técnicas

S1 — Feldmann, F.; Bivour, M.; Reichel, C.; Hermle, M.; Glunz, S. W. “Contactos traseiros passivados para células solares de silício tipo n de alta eficiência, proporcionando elevada qualidade de passivação da interface e excelentes características de transporte”, Revista Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 120, pp. 270–274, Elsevier, 2014. DOI: 10.1016/j.solmat.2013.09.017
S2 — Allen, T. G.; Bullock, J.; Yang, X.; Javey, A.; De Wolf, S. “Contactos passivantes para células solares de silício cristalino”, Revista Nature Energy, vol. 4, pp. 914–928, Nature Portfolio, 2019. DOI: 10.1038/s41560-019-0463-6
S3 — Philipps, S. e Warmuth, W. Relatório de fotovoltaica, Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE (estudo técnico institucional, atualizado periodicamente): https://www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/photovoltaics-report.html