Científicos de la Universidad de Oxford y de la Universidad de Nueva Gales del Sur han analizado el impacto de la inducción de la resistencia de contacto inducida por el hidrógeno (HIRC) en las células solares de contacto pasivado de óxido de túnel (TOPCon) y en las células solares de contacto posterior y emisor pasivado (PERC).
Su estudio examina la capacidad de la HIRC para reducir los cambios en la resistencia en serie (Rs) en ambos tipos de células solares. Estos cambios se deben principalmente a los procesos térmicos posteriores a la combustión utilizados para fabricar las células, y son responsables de afectar a su factor de llenado y a su eficiencia global.
“Demostramos, por primera vez, que la HICR puede inducirse en las células solares TOPCon de forma similar a como se ha informado para las PERC”, explicaron los científicos. “La aplicación de ciclos de corriente de avance y condiciones de polarización inversa controla la velocidad y el alcance de la degradación de la resistencia de contacto”.
Llevaron a cabo su experimento con células comerciales estándar mono PERC de tipo p y células TOPCon de tipo n de dos productores no revelados. Comprobaron que la degradación se produce exclusivamente en el contacto de silicio tipo n con la plata (Ag) en ambas arquitecturas de celdas.
En el caso de las células PERC, los resultados mejoraron los estudios anteriores al señalar el origen de la resistencia de contacto en el contacto frontal. Los investigadores diseñaron y crearon una nueva geometría de muestras PERC, lo que les permitió aislar tres vías de corriente distintas.
“La primera vía es la que va del contacto frontal de Ag al contacto posterior de aluminio (Al), la segunda vía es la que va del contacto frontal de Ag a un contacto frontal de Al modificado, y la tercera vía es la que va del contacto frontal de Al modificado al contacto posterior de Al”, explican.
Descubrieron que sólo las dos primeras vías contribuían al cambio de Rs. Concluyeron “que la resistencia de contacto en la interfaz Ag/Si frontal con el emisor n+ es la causa principal de la HICR en las células solares PERC”.
En el caso de las células TOPCon, el aumento de la resistencia en serie está supuestamente relacionado con un aumento de la resistencia de contacto entre el contacto de Ag y la región de silicio de tipo n. Sin embargo, las mediciones del método de la línea de transmisión (TLM) también mostraron que esto ocurre en la superficie posterior entre el contacto de Ag y la capa de polisilicio tipo n fuertemente dopada, en lugar de en la superficie frontal cerca de la unión, como en el PERC.
“En ambos casos, la aplicación de una polarización inversa pudo revertir el efecto hasta cierto punto”, dijeron los científicos.
La estructura TOPCon difiere del PERC en algunos aspectos principales. En primer lugar, tiene un mayor valor de resistencia en serie al final del ciclo de polarización de reserva, lo que indica “un componente irreversible más significativo”, según los científicos. En segundo lugar, su respuesta a la temperatura es diferente, ya que presenta un aumento sustancial de la resistencia en serie a temperaturas más bajas.
“Las estructuras TOPcon muestran una mayor dependencia de la corriente de polarización hacia delante, con una corriente muy pequeña que casi no tiene impacto en la resistencia en serie observada”, añadieron los científicos. “Los resultados presentados aquí tienen, por tanto, importantes implicaciones para el desarrollo de estrategias de procesamiento que mitiguen la degradación y mejoren la estabilidad de las células solares TOPCon”.
El grupo presentó sus hallazgos en “Observations of contact resistance in TOPCon and PERC solar cells” (Observaciones sobre la resistencia de contacto en células solares TOPCon y PERC), que se publicó recientemente en Solar Energy Materials and Solar Cells.
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