es.wedoany.com Noticia: Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China Oriental (East China University of Science and Technology) han estudiado el mecanismo de degradación de los electrodos con bajo contenido de plata en las células solares de heterounión (HJT), con el objetivo de proporcionar pautas de diseño para fabricar módulos fotovoltaicos que sean a la vez rentables y eficientes.
El autor de correspondencia del equipo, Xiaojun Ye, declaró a pv magazine que este estudio investigó sistemáticamente el comportamiento de envejecimiento térmico de los electrodos de cobre (Cu) recubiertos de plata (Ag) en las células solares de heterounión, y descubrió que la interdifusión entre la capa de plata y la capa de cobre provoca un aumento significativo de la resistencia de contacto. La investigación no solo explica el mecanismo de degradación subyacente, sino que también proporciona una guía clave para diseñar estrategias de metalización rentables y fiables para los módulos de células solares HJT.
El estudio se basa en la premisa de que el comportamiento de envejecimiento térmico de los electrodos de cobre recubiertos de plata, especialmente las finas cubiertas de plata utilizadas en las pastas comerciales, no se comprende completamente. Para ello, los científicos se centraron en el proceso de degradación en condiciones de envejecimiento acelerado, correlacionando la evolución microestructural y los fenómenos de interdifusión con el rendimiento eléctrico y la fiabilidad a largo plazo.
En los experimentos, los investigadores utilizaron una pasta de cobre recubierta de plata compuesta por partículas de núcleo-cáscara, polvo de plata submicrométrico y una matriz de resina epoxi, con un tamaño de partícula de 2 a 4 micrómetros y un grosor de la cáscara de plata de aproximadamente 70 nanómetros. Mediante la técnica de serigrafía, la pasta se imprimió sobre obleas de silicio monocristalino tipo n, y luego se secó a 150 grados Celsius y se curó a 195 grados Celsius.
El rendimiento eléctrico de los electrodos de cobre recubiertos de plata se evaluó mediante el método de la línea de transmisión (TLM). El análisis mostró que tanto la resistencia lineal (Rline) como la resistividad de contacto (ρc) aumentaron con el tiempo de envejecimiento, mostrando una fuerte dependencia de la temperatura. Además, la sensibilidad de la resistividad de contacto a la temperatura fue significativamente mayor que la de la resistencia lineal, lo que indica que la degradación interfacial es el factor principal que causa la falla del rendimiento eléctrico.
Los investigadores utilizaron técnicas como la espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (EDS), la microscopía electrónica de barrido con haz de iones enfocados (FIB-SEM) y la difracción de rayos X (XRD) para confirmar que la degradación está impulsada principalmente por la interdifusión de plata y cobre, así como por la formación de defectos.
El equipo de investigación concluyó que el comportamiento eléctrico está controlado por dos procesos competitivos: por un lado, la sinterización mejora el contacto entre partículas, fortaleciendo temporalmente la conexión eléctrica; por otro lado, la interdifusión entre plata y cobre y la formación de defectos deterioran gradualmente la estructura interna. A medida que avanza el proceso de envejecimiento, el segundo proceso se vuelve dominante, y la red conductora originalmente continua se rompe en caminos aislados y mal conectados, forzando a los electrones a transportarse a través de estructuras más tortuosas y discontinuas, lo que finalmente conduce a una grave degradación del rendimiento eléctrico a largo plazo.
Los académicos enfatizaron que el análisis teórico muestra que, en condiciones operativas reales, la difusión interfacial y la evolución de los huecos son los factores principales que determinan la fiabilidad a largo plazo, por lo que mejorar la estabilidad interfacial es crucial para aumentar la durabilidad del dispositivo.
Los resultados de la investigación se publicaron en forma de artículo en la revista Solar Energy Materials and Solar Cells, titulado "Degradación de la fiabilidad e interdifusión inducidas por envejecimiento térmico en electrodos con bajo contenido de plata para células solares SHJ" (Thermal aging-induced interdiffusion and reliability degradation in low-silver electrodes for SHJ solar cells). El estudio proporciona información clave para lograr un equilibrio entre la reducción de plata y la garantía de la fiabilidad a largo plazo de los módulos en la tecnología HJT.
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