Como a produção é afetada pela tecnologia dos módulos fotovoltaicos?

Tecnologias de células: hoje tecnologia de ponta, amanhã obsoletas
Neste momento, a indústria fotovoltaica é um dos setores mais dinâmico do mundo. Desde que surgiu pela primeira vez no mundo industrial, durante os anos 50 do século passado, o setor fotovoltaico sofreu uma pausa durante décadas, até que por volta do ano 2000 recebeu um primeiro impulso importante.

O setor fotovoltaico em comparação com outros setores industriais, é relativamente jovem e apesar disso, foi-lhe designada uma missão incrivelmente importante, a de ser um dos pilares fundamentais no fornecimento de energia através de projetos fotovoltaicos, tanto a nível industrial como a nível residencial.

O módulo fotovoltaico é o principal componente do sistema, as células, são os geradores de energia e constituem um dos componentes centrais de cada módulo. Os fabricantes de módulos fotovoltaicos estão constantemente a introduzir novas tecnologias no mercado, procurando alcançar dois objetivos: aumentar o rendimento e a segurança e reduzir os custos de produção. No entanto, nos últimos anos foi possível perceber que tais objetivos vêm se concretizando e as tecnologias nos módulos fotovoltaicos aumentam cada vez mais.

Ao decorrer tempo aparecem novas tecnologias, e com isto os módulos vão se adaptando para atender as novas mudanças comparadas a atual. Durante alguns anos, as células tinham uma arquitetura Al-BSF (aluminium back surface field), significando que a parte traseira consistia numa lâmina de alumínio, tal como vemos na imagem seguinte: 

 Célula Al-BSF
 
Posteriormente, começou a desenvolver-se uma célula mais eficiente e com menos gasto de alumínio: a célula PERC (passivated emitter rear contact), como a que vemos na seguinte imagem:
 

 
Podemos perceber como a BSF (superfície traseira de alumínio) foi reduzida e se introduziu uma capa dielétrica de passivação, o que deu nome à célula. A partir disto, surgiram grandes vantagens mediante o avanço que as células tiveram, sendo umas delas que: os fabricantes puderam introduzir a nova tecnologia sem grandes alterações nas suas linhas de produção, reduzindo o uso de alumínio e aumentando a eficiência de 17% até mais de 20%. Era um marco importante também para os produtores de energia, sobretudo se tivermos em conta que cada aumento de 1% na produção representa um investimento de milhares, ou mesmo milhões de euros.

Do PERC Tipo P ao PERC Tipo N
Com o objetivo de dar continuidade no aumento da eficiência de tais equipamentos, as instituições científicas e os fabricantes de módulos fotovoltaicos desenvolveram a célula PERC, partindo das Tipo P e passando pouco a pouco para as Tipo N. A arquitetura básica da célula PERC permanecia a mesma, somente substituiu um ingrediente, o fósforo (p) pelo boro (n). Com esta pequena mudança aumentou-se a eficiência em outros pontos decimais, e de novo um salto em rendimento, que requeria poucos ajustes nas linhas de fabricação.
No seguinte gráfico observamos a arquitetura de uma célula PERC Tipo N comparada com a do Tipo P:
 
Novamente, uma mudança tecnológica que os fabricantes puderam incorporar sem grandes problemas em estruturas existentes.

Do PERC ao TOPCon
Atualmente, estamos presenciando a transição de PERC, Tipo P para células Tipo N, mais tecnologia TOPCon. A mudança para o TOPCon é relativamente pequena, tal como mostra a imagem seguinte:

 Célula PERT (variante de PERC) x célula TOPCon
 
Denota-se que a arquitetura básica da célula PERC continua intacta, apenas acrescenta-se uma fina capa de dióxido de silício (SiO2) à capa TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact).

Este avanço proporcionou outro aumento na eficiência, e de novo, a possibilidade de incorporar um novo avanço tecnológico de forma relativamente fácil. As eficiências destes módulos fotovoltaicos estão por volta dos 22%.
Os fabricantes de módulos fotovoltaicos mais inovadores, como LONGi com a sua nova série HIMO 7, JA Solar com a série Deep Blue 4.0 ou TRINA com a sua série Vertex, apresentaram os seus módulos TOPCon Tipo N na última edição da Feria Intersolar, na Europa.

Conclusões
Segundo informa o roteiro do setor e o relatório ITPV 2023, os módulos fotovoltaicos com células TOPCon Tipo N irão dominar o mercado a partir de 2025, deixando para trás as células PERC. Por outro lado, as células Al-BSF estão condenadas à extinção a partir deste ano de 2023, mas, significa que com as células TOPCon Tipo N já terminámos com a evolução fotovoltaica? A resposta é um categórico NÃO. 

Em Eternalsun Spire, por exemplo, estamos a preparar os nossos equipamentos de medição para a seguinte geração de painéis fotovoltaicos: módulos de células perovskita. Apesar de ser certo que esta tecnologia ainda gera muitas perguntas e dúvidas, alguns fabricantes veem a sua introdução em massa no mercado ao longo de 2024.
Porque, até relativamente a pouco tempo dizia-se que superar uma eficiência de 30% era fisicamente impossível e neste momento, parece evidente que não é assim (31,25% eficiência célula perovskita - PV Magazine). O setor fotovoltaico continua e mantém-nos em constante movimento com as suas inovações e os seus recordes.

Depois de ler este artigo e conhecer as diferentes tecnologias dos módulos fotovoltaicos, está pronto para escolher os seus módulos fotovoltaicos ?