Il produttore cinese di moduli solari Longi ha sviluppato una cella solare a etero-giunzione a contatto posteriore (BC) utilizzando un processo di ottimizzazione dei contatti potenziato dal laser che, secondo quanto riferito, ha un tempo di lavorazione effettivo totale di circa un terzo rispetto a quello delle tecnologie tradizionali come PERC e TOPCon.
Il progetto del dispositivo è stato presentato nell’articolo scientifico “Silicon heterojunction back-contact solar cells by laser patterning”, pubblicato di recente su Nature. “Questa cella può essere utilizzata in tutti gli scenari applicativi del fotovoltaico a base di silicio”, ha dichiarato Chaowei Xue, direttore del dipartimento di Longi Solar, a pv magazine, sottolineando che il dispositivo si basa su contatti passivanti densi che contengono meno idrogeno rispetto ai contatti comuni utilizzati nelle celle BC, il che, a suo dire, riduce l’assorbimento parassita della luce e migliora la passivazione.
I ricercatori dell’azienda hanno spiegato che la modellazione laser è attualmente la tecnica più economica per costruire celle BC e hanno sottolineato che questo processo, tuttavia, ha prodotto finora dispositivi con un’efficienza non superiore al 22,5%. Inoltre, questa tecnica può portare a danni indotti dal raggio laser nelle celle e a una riduzione della tensione a circuito aperto e del fattore di riempimento, poiché causa la degradazione del contatto passivante amorfo o dell’interfaccia del silicio cristallino.
Per risolvere questo problema, hanno utilizzato le tre fasi di modellazione laser note come P1, P2 e P3 per creare la polarità interdigitata n/p rimuovendo selettivamente gli strati di contatto N, contatto P e ossido di indio-stagno (ITO), rispettivamente. Le fasi P1 e P3 hanno lo scopo di isolare gli strati di contatto posteriore di celle vicine, mentre la fase P2 crea un percorso elettrico tra il contatto posteriore di una cella e il contatto anteriore di una cella adiacente. Il passaggio P3, in particolare, è spesso fonte di effetti indesiderati come delaminazione del contatto posteriore, sfaldamento o scarso isolamento elettrico, a causa dei residui che rimangono nella trincea.
“Il raggio laser a forma di cappello superiore è stato utilizzato in due modalità”, ha spiegato il gruppo di ricerca. “La modalità Overlap, utilizzata in P1 e P3, rimuoveva completamente uno strato, mentre la modalità a colpo singolo utilizzata in P2 preservava la regione tra colpi consecutivi. La modalità a colpo singolo ha creato un contatto parziale, anziché a tutta superficie, tra il film di silicio amorfo idrogenato e lo strato di ITO”.
Il team di ricerca ha costruito la cella di 243,0 cm2 con un wafer di silicio monocristallino Czochralski di tipo n drogato con fosforo M6. I contatti passivi densi sono stati depositati tramite deposizione di vapore chimico potenziata al plasma (PECVD) a 240 C. Per ablare i film è stato utilizzato un laser verde pulsato a picosecondi con uno spot di 250 μm.
Testata in condizioni di illuminazione standard, la cella campione progettata dal team ha raggiunto un’efficienza di conversione di potenza del 27,3%.
Inoltre, gli studiosi hanno prodotto un dispositivo con un contenuto inferiore di indio che ha raggiunto un’efficienza del 26,5%. “Abbiamo anche dimostrato un’efficienza del 26,2% per le celle solari HBC metallizzate con pasta di rame (Cu) serigrafata a bassa temperatura”, hanno dichiarato gli studiosi, aggiungendo che la tecnica di produzione proposta mira a disaccoppiare l’uso del raro indio e del prezioso argento dalla tecnologia di etero-giunzione delle celle, con PERC e TOPCon che hanno limiti di scalabilità perché si basano su contatti in argento.
Longi non ha specificato se questi risultati sono stati confermati da un ente terzo indipendente.
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