Un equipo de investigación de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) ha estudiado los mecanismos de degradación de módulos solares TOPCon industriales encapsulados con acetato de vinilo y etileno (EVA) en condiciones aceleradas de humedad y calor, y ha descubierto que la degradación se debe principalmente a la generación de ácido acético a partir del encapsulante de EVA, lo que provoca corrosión química.
«Nuestro trabajo pone de relieve los riesgos críticos que entraña la adopción del encapsulado EVA para la producción rentable de módulos TOPCon y proporciona información clara y práctica para mejorar la fiabilidad de TOPCon en entornos húmedos y calurosos», declaró a pv magazine el autor principal de la investigación, Bram Hoex. «También ofrece una nueva comprensión de los mecanismos de degradación de la metalización impulsados por los contaminantes generados por EVA y demuestra la eficacia de los ajustes de la metalización para reducir las tasas de degradación inducidas por EVA».
En el estudio «Is TOPCon ready for EVA? Insights from damp heat testing of glass-backsheet modules», publicado en Solar Energy Materials and Solar Cells, Hoex y sus colegas explicaron que el EVA tiende a generar ácido acético (CH3COOH) con el tiempo, lo que puede ser perjudicial para la potencia y el factor de llenado (FF) de un módulo encapsulado con EVA.
En concreto, analizaron dos tipos de módulos TOPCon industriales de vidrio encapsulado en EVA con diferentes compuestos de metalización frontal en condiciones de calor húmedo y dos enfoques de metalización: pasta convencional de plata-aluminio (Ag/Al) y pasta de Ag de bajo contenido en Al combinada con cocción asistida por láser (LAF).
Los módulos se basaron en células TOPCon de 182 mm × 183,75 mm basadas en obleas G10 n-type Czochralski (Cz). Además, se aplicó EVA bloqueante de rayos UV en la cara frontal y EVA transparente a los rayos UV en la cara posterior, siendo la lámina posterior transparente con un diseño de rejilla blanca.
Imagen: UNSW, Solar Energy Materials and Solar Cells, CC BY 4.0
Analizados en condiciones de ensayo de calor húmedo (DH), los módulos convencionales de pasta de Ag/Al mostraron una grave degradación del rendimiento después de 1.000 h, con una pérdida relativa de potencia de salida del 37,0 %, atribuible a una reducción del 34,9 % de la FF.
Además, el análisis mostró que la pasta de Ag con bajo contenido en Al y LAF mejoraba sustancialmente la estabilidad, con una pérdida de potencia y una caída de FF significativamente menores. Los contactos frontales mostraron corrosión y descomposición del vidrio fundido, lo que es especialmente grave con la pasta de Ag/Al, mientras que los contactos traseros, que contienen aleaciones ricas en teluro (Te), mostraron una corrosión y una delaminación significativas.
«Estos hallazgos subrayan la grave inestabilidad de la pasta de Ag/Al, al tiempo que revelan que el encapsulante EVA contribuye a la degradación de los módulos TOPCon con pasta de bajo contenido en Al-Ag, aunque en menor medida», subrayaron los investigadores.
También recomendaron reducir el contenido de Al en la pasta de metalización combinada con el procesamiento LAF como medida de mitigación parcial y sugirieron que se adopten encapsulantes alternativos, como el elastómero de poliolefina (POE), o estrategias de metalización mejoradas para lograr la estabilidad a largo plazo de los módulos en condiciones de calor húmedo.
Investigaciones anteriores de la UNSW mostraron la vulnerabilidad de las células solares TOPCon a la corrosión por contacto y tres tipos de fallos en los módulos solares TOPCon que nunca se habían detectado en los paneles PERC. Además, los científicos de la UNSW investigaron la degradación inducida por el sodio de las células solares TOPCon bajo exposición al calor húmedo.
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