PERC, TOPCon e Heterojunção: as tecnologias de células solares

O equipamento que permite a geração de energia solar é a placa solar, também conhecida como painel solar ou módulo fotovoltaico. Esse produto é composto por células solares fotovoltaicas interligadas em série, com a função de produzir energia elétrica a partir da luz solar. Ao longo dos últimos anos, esses equipamentos têm evoluído em eficiência, aumentando a capacidade de geração por área, além de se tornarem cada vez mais baratos, viabilizando a expansão da fonte solar ao redor do mundo.

Existem diversas tecnologias de células solares e algumas delas, como a perovskita, são extremamente promissoras, mas ainda estão em fase desenvolvimento e pesquisa. Atualmente, os três principais tipos de painéis comerciais utilizam as tecnologias PERC, TOPCON e Heterojunção.

Tecnologia PERC

PERC é a sigla para Passivated Emitter and Rear Cell, que pode ser traduzido como emissor passivado e célula traseira. Nessa arquitetura, a célula fotovoltaica conta com uma película passivante na parte de trás, o que ajuda a minimizar perdas de recombinação e aumenta a absorção de luz.

O papel-chave dessa película é refletir a luz que passa pela célula sem ser absorvida. Com isso, é criada uma segunda chance para essa luz ser absorvida pelo silício, resultando em uma melhora de eficiência.

Tecnologia TOPCon

TOPCon é uma abreviação de tunnel oxide passivated contact, que significa contato passivado com óxido de efeito túnel. A estrutura dessa célula consiste em uma película fina de óxido de túnel encaixado entre um óxido condutor transparente (TCO) e uma lâmina de silício cristalino tipo p. A película age como um passivante, evitando a recombinação de portadores de carga na superfície da célula solar. A eficiência aumentada permite que o painel solar capture uma quantidade maior de energia por área.

Heterojunção

A célula de heterojunção (HTJ) é composta por três camadas. A primeira, feita de silício amorfo, captura a luz do Sol antes que ela atinja a camada cristalina, assim como qualquer luz refletida pelas demais camadas. A camada do meio, composta por silício cristalino, é a principal responsável por converter a luz solar em eletricidade. A última camada, outra película de silício amorfo, captura os fótons que tenham conseguido passar pelas outras duas.

Tipo n ou tipo p?

A dopagem é um processo químico que consiste na introdução de impurezas em um cristal de silício, permitindo uma melhor condutividade elétrica. Esse processo pode resultar em semicondutores tipo n (N-type) ou tipo p (P-type), dependendo do material utilizado.

Tipo n se refere ao silício dopado com fósforo ou arsênio.

Tipo p se refere ao silício dopado com gálio ou boro.

Participação de mercado

Um levantamento do PV Evolution Labs (PVEL), um dos principais laboratórios independentes de testes da indústria solar, indica que a tecnologia PERC domina o mercado mundial de energia solar atualmente, com cerca de 70% de market share.

Porém, o estudo projeta que uma transição para painéis TOPCon está em andamento. Esse tipo de módulo possui diversas vantagens técnicas, como melhor eficiência, capacidade operacional em altas temperaturas e sob menor incidência de luz, aplicação bifacial e menor ritmo de degradação. Porém, a fabricação é mais cara em relação as tecnologias mais tradicionais.

A perspectiva é que, com os custos de fabricação apresentando redução, os painéis solares TOPCon assumam a liderança do mercado. A projeção do PVEL indica que isso deverá ocorrer já entre 2024 e 2025.