A percepção comum é que as células solares de silício negro conhecidas pela sua baixa refletividade e uma maior absorção de luz visível e infravermelha, são demasiado caras comparadas com células cristalinas tradicionais, devido a custos mais elevados determinados pelo seu processo de produção na escala comercial, e especialmente para o uso da gravação a seco e deposição de camada atômica (ALD).
No entanto, um novo estudo publicado na revista Energies e conduzido por cientistas da Universidade de Alto da Finlândia e da Universidade Tecnológica de Michigan, visa demonstrar que os custos de produção das células PERC de silício preto podem ser reduzidos 10% mesmo com a gravação a seco, um processo que torna as células solares mais eficientes na captura de luz.
De acordo com a equipe de pesquisa, a gravação a seco é essencial não só para melhorar a absorção de luz da célula, mas também porque ela permite cortar a bolacha com serra de diamante, melhora a absorção de metais e pode prevenir a degradação de eficiência de conversão de energia sob exposição à luz. A importância do corte de fio de diamante para o ressurgimento da tecnologia do silício negro foi destacada pelo editor da pv magazine Mark Hutchins em um artigo publicado na edição impressa da revista em novembro de 2017.
Para calcular os custos de cada processo da fabricação das células de silício PERC preto, investigadores basearam sua análise em uma planta teórico 1 GW e estimaram os custos por unidade de potência com base em uma eficiência de células de 22%. O atual recorde de eficiência para uma célula de silício negro produzida em escala industrial, no entanto, é de 20,78%.
O aumento nos custos de gravação a seco oferece uma economia geral
«Isto introduz uma fonte de incerteza no cálculo dos custos escalonados», admite a equipe de pesquisa, acrescentando: «Os resultados mostram um aumento dos custos totais de processamento celular de entre 15,8% e 25,1%, devido à combinação de silício preto gravado e passivação por deposição da camada atômica de dupla face. Apesar desse aumento, o custo por unidade de energia da célula PERC cai 10,8%”.
Os cientistas afirmam ainda que a adoção da gravação a seco no processo determina um aumento nos custos de apenas um fator de 2,62 no custo total, de acordo com o cenário mais otimista apresentado na pesquisa. No entanto, os custos totais de produção das células de silício preto são menores mesmo no pior cenário possível. A equipe de investigação explica que a passivação de superfície também oferece o potencial para economizar custos, uma vez que as células PERC silício negro pode «efetivamente passivado com um processo de ALD dupla face, antes de ligar a parte de trás com o pesado nitreto de silício.
O custo do processo de passivação pode ser de 50% menos do que o custo dos processos correspondentes usando PECVD (remoção do plasma de vapor químico melhorado) e CVD para o processo padrão de Czochralski (Cz) utilizado em monocristalino, dizem os investigadores.
Os cientistas especificaram que a viabilidade econômica da produção de células de silício negro através da gravação a seco já foi verificada em uma linha de produção piloto, mas eles não nomearam o fabricante.
Eles ressaltam, no entanto, que apenas as células de silício preto catalisadas por metais (MACE) foram usadas até agora pelos fabricantes para produção industrial. Um desses fabricantes é o fabricante chinês dos módulos Wuxi Suntech Power Co. Ltd, que anunciou a instalação de uma linha de produção de 500 MW em janeiro.
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