Prof. Adriano Moehlecke e Profa. Izete Zanesco

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1 NT-Solar VII CBENS TECNOLOGIAS DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS SILÍCIO MONO E MULTICRISTALINO Prof. Adriano Moehlecke e Profa. Izete Zanesco Núcleo de Tecnologia Prof. em Adriano Energia Moehlecke Solar Escola de Ciências Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul PUCRS Escola de Ciências Núcleo de Tecnologia em Energia Solar - NT-Solar

2 Sumário Célula solar de silício - Células n + pp + BSF - Processo de fabricação - Evolução dos preços Tendências - Lâminas finas - Redução da quantidade de prata - Passivação de superfícies - Silício mono x multicristalino - Células solares em silício tipo n - Células IBC e HJ - Células PERC - Células bifaciais

3 A célula solar de silício Células solares industriais n + pp + - Al BSF SiN x Filme AR e passivador Ag Malha metálica frontal N + P Ag/Al Barra coletora posterior P + BSF Campo retrodifusor

4 Processo de fabricação Al BSF A célula solar de silício

5 A célula solar de silício Maiores produtores de módulos fotovoltaicos PVTECH 2018

6 Primeiras células solares com Al - BSF A célula solar de silício

7 A célula solar de silício Anos 90: Al sobre fósforo e passivação de superfícies Photovoltaic Specialists Conference, 1991., Conference Record of the Twenty Second IEEE

8 A célula solar de silício NT-Solar/PUCRS: células solares n + pp + BSF Células de 16,2% com Al Células de 17,3% com Al e B

9 156 mm Módulos fotovoltaicos Evolução da eficiência Módulos W 2 m x 1 m 72 células W 1,65 m x 1 m 60 células 156 mm

10 Preço médio de módulos fotovoltaicos (2017 US$/W p ) Módulos fotovoltaicos Evolução do preço Volume dobra - preço reduz em 22,8 % US$0,34 Volume de produção acumulado (MW) International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV 2018)

11 Módulos fotovoltaicos Composição do preço Preço dos módulos fotovoltaicos (US$/W p ) Módulo Célula Lâmina de Si: 41% ITRPV 2018

12 Pesquisa & desenvolvimento Desenvolvimento de processos Desenvolvimento de estruturas Pesquisa em novos materiais Pesquisa em novas estruturas Aumentar a eficiência Reduzir custos

13 Tendências Redução de custos diminuição da espessura das lâminas Lâmina atual: 180 µm 150 µm 130 µm 100 µm ITRPV 2018

14 Resultados NT-Solar/PUCRS: já são processadas lâminas de 100 µm Células de 16 % 1,6 g / W p 40 % menor que de lâminas de 180 μm

15 Quant. de Ag (mg/célula) Largura da trilha (μm) ITRPV 2018 Tendências Metalização: redução de custos, aumento de eficiência Redução da quantidade de prata usada mg / célula mg / célula 100 g 50 g Redução da largura das trilhas µm µm 45 μm 23 µm Trilha Busbar Mais busbars > 5

16 Eficiência quântica interna Tendências Redução da recombinação de portadores de carga η Diminuição da dopagem frontal Ω/ Ω/ Ω/ Emissores seletivos com laser % da produção de células solares Comprimento de onda (μm) Filmes de passivação SiNx região n + SiNx + AlOx região p + Óxidos condutores (PUCRS-IME) Passivação de contatos (P&D) Filmes seletivos para elétrons: TiO 2, Ta 2 O 5 Filmes seletivos para lacunas: MoO 3, V 2 O 5 Óxidos condutores

17 Tendências Silício: monocristalino, multicristalino (mc), tipo p e tipo n 5 % 35 % 60 % ITRPV 2018

18 180 cm 2 - industrial Resultados Células solares de maior eficiência, 2018: são de Si tipo n. Célula p + nn + - BSF - silício multicristalino P + N N + 21,9 % 4 cm 2 célula de laboratório Célula de contato posterior-heteroestrutura- silício monocristalino ,3 %

19 Tendências Estruturas de células solares de silício cristalino 21 % 73 % ITRPV 2018

20 Tendências Células tandem silício - perovskita Perovskita = estrutura CaTiO 3 Lev A. Perovski: mineralogista russo ( )

21 Tendências IBC (contatos posteriores) e HJ (heterojunção) Si-n IBC contatos posteriores HJ ou HIT heterojunção _ + SunPower Módulos de 345 W 1,56 m x 1,05 m η = 21 % 96 células solares Panasonic Módulos de 330 W 1,59 m x 1,05 m η = 19,7 % 96 células solares

22 Tendências Células PERC Passivated Emitter and Rear Cell Desenvolvida pela UNSW-Austrália Grupo de Martin A. Green, 1984 Ag Al e Ag Filme AR Emissor BSF localizado Silício 22 GW em 2017 Filme 1 (passivação) Filme 2 Produção de PERC (MW) PVTECH 2017

23 Tendências Células PERC módulos monofaciais Módulos de 72 células 375 W Silício monocristalino Eficiência de 19,3 %

24 Tendências Células PERC módulos bifaciais Módulos de 300 W 60 células Eficiência de 18 % (uma face) Duplo vidro Com 15% de albedo: 345 W

25 Tendências Células solares bifaciais 40 % 60 % Nem todas células bifaciais são usadas em módulos fotovoltaicos bifaciais. ITRPV 2018

26 Resultados NT-Solar/PUCRS: células solares bifaciais Silício p n + pp µm η Frontal = 16,9 % η Post. = 11,5 % Silício n n + np µm η Frontal = 15,6 % η Post. = 14,5 % n + np µm η Frontal = 16,1 % η Post. = 14,4 %

27 Mensagem final MATURIDADE Qualidade ou estado de maduro; estado do que está plenamente desenvolvido. Dicionário Aurélio. Maturidade Maturidade é a habilidade de resolver as discrepâncias sem violência. Maturidade é paciência. Maturidade é perseverança. Maturidade é humildade; é ser suficientemente grande para dizer me enganei; e, quando está correta, a pessoa madura não necessita experimentar a satisfação de dizer: "te falei". Maturidade é a capacidade de tomar uma decisão e mantê-la. Maturidade é a arte de viver em paz com o que é impossível mudar.