Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) en Australia evaluaron los efectos de diferentes tipos de fundentes en la corrosión de los contactos metálicos en las células solares de contacto pasivado con óxido de túnel (TOPCon) en condiciones de calor húmedo. Los resultados mostraron que los fundentes "sin limpieza" pueden causar una corrosión severa de los contactos de plata-aluminio (Ag-Al) en la cara frontal.
Las pruebas de calor húmedo (DH) son una prueba de envejecimiento acelerado que somete a los dispositivos fotovoltaicos a 85°C y 85% de humedad durante al menos 1000 horas para evaluar la fiabilidad del módulo en estas condiciones extremas. "Nuestra investigación proporciona a los fabricantes de fotovoltaicos un método rápido y de bajo costo para identificar problemas de fiabilidad relacionados con el fundente al principio de la producción, reduciendo así las reclamaciones de garantía y las pérdidas de rendimiento causadas por la corrosión inducida por la humedad", dijo Bram Hoex, autor correspondiente del artículo.
El fundente se utiliza durante el montaje del módulo para eliminar la capa de óxido de la superficie de la cinta de soldadura y asegurar una fuerte unión metálica. El equipo de investigación se centró en los fundentes "sin limpieza", que no requieren limpieza y pueden eliminar la capa de óxido y formar una fuerte unión, pero dejan una pequeña cantidad de residuo no conductor.
Las pruebas emplearon dos fundentes comerciales: Fundente A, a base de ácido carboxílico, y Fundente B, a base de ácido málico. Se produjeron tres células TOPCon de tipo n utilizando el proceso de Optimización de Contacto Mejorada por Láser (LECO) en 2019, 2022 y 2023. Los investigadores observaron que las células tenían una estructura similar, con un emisor dopado con boro en la cara frontal cubierto con óxido de aluminio (Al₂O₃) y nitruro de silicio (SiNx), y líneas de rejilla de plata serigrafiadas; la cara posterior consistía en dióxido de silicio (SiO₂), polisilicio dopado con fósforo, SiNx y las mismas líneas de rejilla de plata.
Las muestras se dividieron en cinco grupos: Fundente A en la cara frontal, Fundente B en la cara frontal, Fundente A en la cara posterior, Fundente B en la cara posterior y un control sin fundente. El fundente se aplicó por pulverización y se secó en una placa caliente a 85°C durante un máximo de 10 minutos.
El análisis reveló que los residuos de fundente "sin limpieza" causaron una corrosión significativa de los contactos Ag–Al de la cara frontal de TOPCon en condiciones de calor húmedo, aumentando la resistencia en serie y reduciendo la eficiencia. Hoex señaló: "El Fundente A que contiene halógenos es significativamente más corrosivo que el Fundente B, pero ambos pueden causar una degradación significativa".
El equipo de investigación también descubrió que la pasta de plata en la cara posterior exhibía poca degradación debido a su mayor estabilidad química, mientras que una estructura de metalización más densa y un menor contenido de aluminio mejoraron la resistencia a la corrosión.
Para abordar estos problemas, los investigadores recomiendan realizar pruebas de calor húmedo en células sin embalaje antes del embalaje del módulo para identificar rápidamente los riesgos relacionados con el fundente. También recomiendan seleccionar una formulación de fundente optimizada con bajo contenido de halógenos y ácido, y optimizar la composición y estructura de la pasta de metalización para limitar la penetración del fundente.
Los resultados de la investigación se han publicado en la revista Solar Energy Materials and Solar Cells, con el título "Evaluación del impacto de la corrosión inducida por el fundente de soldadura en las células solares TOPCon".
Anteriormente, un estudio conjunto de la UNSW y Canadian Solar confirmó que la selección del fundente es crucial para la fiabilidad de las células TOPCon y de heterounión (HJT). Un equipo separado del Instituto Coreano de Tecnología Electrónica (KETI) descubrió que los fundentes comerciales pueden corroer los electrodos de óxido de indio y estaño (ITO) en las células HJT, lo que representa un riesgo de degradación prematura. La UNSW también ha explorado los mecanismos de degradación de las células TOPCon bajo inducción UV, encapsulación de etileno vinil acetato (EVA) y exposición a iones de sodio, revelando varios modos de fallo que no se observan en los módulos PERC.
Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) en Australia evaluaron los efectos de diferentes tipos de fundentes en la corrosión de los contactos metálicos en las células solares de contacto pasivado con óxido de túnel (TOPCon) en condiciones de calor húmedo. Los resultados mostraron que los fundentes "sin limpieza" pueden causar una corrosión severa de los contactos de plata-aluminio (Ag-Al) en la cara frontal.
Las pruebas de calor húmedo (DH) son una prueba de envejecimiento acelerado que somete a los dispositivos fotovoltaicos a 85°C y 85% de humedad durante al menos 1000 horas para evaluar la fiabilidad del módulo en estas condiciones extremas. "Nuestra investigación proporciona a los fabricantes de fotovoltaicos un método rápido y de bajo costo para identificar problemas de fiabilidad relacionados con el fundente al principio de la producción, reduciendo así las reclamaciones de garantía y las pérdidas de rendimiento causadas por la corrosión inducida por la humedad", dijo Bram Hoex, autor correspondiente del artículo.
El fundente se utiliza durante el montaje del módulo para eliminar la capa de óxido de la superficie de la cinta de soldadura y asegurar una fuerte unión metálica. El equipo de investigación se centró en los fundentes "sin limpieza", que no requieren limpieza y pueden eliminar la capa de óxido y formar una fuerte unión, pero dejan una pequeña cantidad de residuo no conductor.
Las pruebas emplearon dos fundentes comerciales: Fundente A, a base de ácido carboxílico, y Fundente B, a base de ácido málico. Se produjeron tres células TOPCon de tipo n utilizando el proceso de Optimización de Contacto Mejorada por Láser (LECO) en 2019, 2022 y 2023. Los investigadores observaron que las células tenían una estructura similar, con un emisor dopado con boro en la cara frontal cubierto con óxido de aluminio (Al₂O₃) y nitruro de silicio (SiNx), y líneas de rejilla de plata serigrafiadas; la cara posterior consistía en dióxido de silicio (SiO₂), polisilicio dopado con fósforo, SiNx y las mismas líneas de rejilla de plata.
Las muestras se dividieron en cinco grupos: Fundente A en la cara frontal, Fundente B en la cara frontal, Fundente A en la cara posterior, Fundente B en la cara posterior y un control sin fundente. El fundente se aplicó por pulverización y se secó en una placa caliente a 85°C durante un máximo de 10 minutos.
El análisis reveló que los residuos de fundente "sin limpieza" causaron una corrosión significativa de los contactos Ag–Al de la cara frontal de TOPCon en condiciones de calor húmedo, aumentando la resistencia en serie y reduciendo la eficiencia. Hoex señaló: "El Fundente A que contiene halógenos es significativamente más corrosivo que el Fundente B, pero ambos pueden causar una degradación significativa".
El equipo de investigación también descubrió que la pasta de plata en la cara posterior exhibía poca degradación debido a su mayor estabilidad química, mientras que una estructura de metalización más densa y un menor contenido de aluminio mejoraron la resistencia a la corrosión.
Para abordar estos problemas, los investigadores recomiendan realizar pruebas de calor húmedo en células sin embalaje antes del embalaje del módulo para identificar rápidamente los riesgos relacionados con el fundente. También recomiendan seleccionar una formulación de fundente optimizada con bajo contenido de halógenos y ácido, y optimizar la composición y estructura de la pasta de metalización para limitar la penetración del fundente.
Los resultados de la investigación se han publicado en la revista Solar Energy Materials and Solar Cells, con el título "Evaluación del impacto de la corrosión inducida por el fundente de soldadura en las células solares TOPCon".
Anteriormente, un estudio conjunto de la UNSW y Canadian Solar confirmó que la selección del fundente es crucial para la fiabilidad de las células TOPCon y de heterounión (HJT). Un equipo separado del Instituto Coreano de Tecnología Electrónica (KETI) descubrió que los fundentes comerciales pueden corroer los electrodos de óxido de indio y estaño (ITO) en las células HJT, lo que representa un riesgo de degradación prematura. La UNSW también ha explorado los mecanismos de degradación de las células TOPCon bajo inducción UV, encapsulación de etileno vinil acetato (EVA) y exposición a iones de sodio, revelando varios modos de fallo que no se observan en los módulos PERC.
