Longi: mascarar as bordas eleva a eficiência medida em laboratório

Cobrir a borda de uma célula solar com um material opaco durante os ensaios faz subir a eficiência medida. O investigador da Longi Genshun Wang e os seus colegas quiseram perceber porquê. A questão surgiu de um estudo anterior sobre células de contactos traseiros de alta eficiência, em que a equipa constatou que a borda da bolacha de silício era um importante canal de perda de corrente, e que mascará-la elevava a eficiência medida para 27,09 % sobre a área de iluminação designada, contra 26,74 % sobre a área total.

Os portadores de carga, os eletrões e as lacunas que a luz liberta no silício, perdem-se quando se recombinam antes de atingir os contactos. Wang afirmou que os trabalhos anteriores tratavam a faixa mascarada como simples blindagem geométrica, ou como um sumidouro escuro em paralelo num modelo de circuito, dizendo pouco sobre a forma como os portadores se deslocam realmente. Recorrendo a simulações Quokka 3, a equipa mostrou que a máscara transforma a região exterior, de área iluminada e condutora, numa região escura e resistiva. Esta «barreira resistiva» impede os portadores de derivar em direção à borda, onde de outro modo se recombinariam e se perderiam.

As experiências identificaram um ótimo. Uma máscara de 5 mm deu o melhor resultado, enquanto máscaras de 10 mm e 15 mm reduziram a eficiência, porque a área inativa aumentou e trouxe perdas elétricas próprias. A densidade de corrente de curto-circuito subiu inicialmente com a largura da máscara, enquanto a tensão em circuito aberto diminuiu. Em células sem passivação de borda, o ganho foi de cerca de 0,2 pontos percentuais. As simulações mostraram também que os portadores podem ainda atingir a região mascarada através das linhas da grelha metálica, o que limita o benefício. A equipa propôs remover a metalização da área mascarada para isolar eletricamente a borda, e o seu modelo prevê ganhos no fator de forma e na tensão em circuito aberto com essa alteração.

A mudança afeta sobretudo quem mede células. Os laboratórios que publicam registos de eficiência podem separar as perdas na borda dos outros fatores que limitam um dispositivo, e os projetistas de células podem calcular a largura de máscara que dá o maior ganho de mascaramento, de modo que uma disposição adequada da grelha o possa concretizar. O artigo, publicado na Solar Energy Materials and Solar Cells, não indica qualquer calendário, e os autores são claros quanto ao limite: «Vale a pena sublinhar que esta não é uma tecnologia de produção», afirmou Wang. A metalização seletiva acrescenta complexidade ao processo, e a área mascarada não gera energia, pelo que reduz a parte da área total da célula que produz eletricidade.