Conteúdo：
1. diferenças fundamentais entre as células solares do tipo N e do tipo P
2. vantagens e desvantagens das células solares do tipo N e do tipo P
3. células solares do tipo N VS. Células solares do tipo P
4. aplicações de células solares de tipo N e células solares de tipo P
5. painel solar tipo N ou tipo P, qual devemos escolher?
Diferenças fundamentais entre as células solares de tipo N e de tipo P
Uma célula solar de silício cristalino (c-Si) padrão é uma bolacha de silício que foi dopada com vários produtos químicos para promover a produção de energia. A distinção fundamental entre células solares do tipo P e do tipo N é o número de electrões. Uma célula do tipo P dopa frequentemente a pastilha de silício com boro, que tem menos um eletrão do que o silício (tornando a célula positivamente carregada). Uma célula do tipo N é dopada com fósforo, que contém um eletrão a mais do que o silício (tornando a célula carregada negativamente).
O que são painéis solares do tipo N e do tipo P?
Célula solar do tipo N
As células solares do tipo N utilizam bolachas de silício do tipo N como matéria-prima e são fabricadas utilizando várias técnicas, incluindo TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact), HJT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer), PERT/PERL (Passivated Emitter Rear Totally Diffused/Passivated Emitter Rear Locally Diffused), IBC (Interdigitated Back Contact), etc. A região c-si a granel de um painel solar de tipo N está carregada negativamente devido à dopagem com fósforo da bolacha. A sua camada emissora superior está carregada negativamente devido à dopagem com boro.
Célula solar do tipo P
As células solares do tipo P utilizam bolachas de silício do tipo P como matéria-prima e são principalmente fabricadas utilizando a tecnologia tradicional Al-BSF (Aluminum Back Surface Field) e a tecnologia PERC (Passivated Emitter Rear Contact). Os painéis solares do tipo P têm uma área proeminente de c-si a granel que é carregada negativamente devido à dopagem com boro. A sua camada emissora superior está carregada positivamente devido à dopagem com fósforo. PERC é mais comumente usado no mercado.
Vantagens e desvantagens das células solares do tipo N
Em geral, as células do tipo N têm as seguintes vantagens e desvantagens, que são descritas em mais pormenor abaixo.
Vantagens：
1. não sujeito a degradação induzida pela luz
2. longa expetativa de vida
3. maior eficiência de conversão do que as células do tipo P
Desvantagens：
1. mais caro
2. pequena quota de mercado
Vantagens e desvantagens das células solares do tipo P
Em resumo, as células do tipo P têm as seguintes vantagens e desvantagens, que são descritas em mais pormenor abaixo.
Vantagens：
1: Custos mais baixos
2: Amplamente disponível
3. alta imunidade à radiação
Desvantagens：
1. sofrem de defeito de degradação induzida por luz (LID)
2. não tão durável quanto as células solares do tipo N
Células solares do tipo N VS. Células solares do tipo P
(1) Em termos de taxa bifacial, as células solares do tipo N têm uma taxa bifacial mais elevada do que as células solares do tipo P. A célula PERC (tipo P) tem uma taxa bifacial de 75%, a TOPCon (tipo N) tem uma taxa bifacial de 85% e a HJT (tipo N) tem uma taxa bifacial de aproximadamente 95%. Quanto mais elevada for a taxa bifacial, maior será o ganho de produção de energia na parte posterior do módulo, sobretudo em centrais fotovoltaicas com elevada refletividade superficial.
(2) Em termos de coeficiente de temperatura, as células PERC têm um dos mais baixos, -0,37%/°C, as células TOPCon têm um dos mais altos, -0,29%/°C, e as células HJT têm um dos mais baixos, 0.24%/°C. As células do tipo N têm um coeficiente de temperatura mais baixo do que as células do tipo P, pelo que são menos influenciadas por temperaturas elevadas, o que resulta num maior desempenho de produção de energia e na adequação a locais com condições de irradiação superiores.
(3) Em termos de atenuação, as bolachas de silício do tipo N são dopadas com fósforo e têm um teor muito baixo de boro, pelo que a degradação da luz (LID) gerada por pares de boro e oxigénio é praticamente inexistente. O módulo PERC apresenta uma atenuação de 2%-2,5% no primeiro ano e uma atenuação de 0,45%-0,55% ano após ano, o módulo TOPCon apresenta uma atenuação de 1% no primeiro ano e uma atenuação de 0,40% ano após ano e o módulo HJT apresenta uma atenuação de 1% no primeiro ano e uma atenuação de 0,25% ano após ano. No caso da mesma potência de saída global, a produção de energia ao longo de todo o ciclo de vida de um módulo de tipo N é superior à de um módulo PERC, e o espaço de prémio é maior.
(4) Em termos de eficiência de geração de energia, as células do tipo N têm uma vida útil do oligómero mais longa do que as células do tipo P, o que pode melhorar significativamente a tensão de circuito aberto da bateria e levar a uma maior eficiência de conversão da bateria. O boro, que é utilizado nas células do tipo P, tem um desempenho suficientemente bom, mas apresenta desvantagens significativas. Por um lado, provoca a degradação induzida pela luz (LID), que afecta a eficácia dos painéis solares em cerca de 1,5% após os primeiros dias ao sol. Este efeito LID não é uma fraude. É tido em conta na potência dos painéis. No entanto, reduz a eficiência e é uma das razões pelas quais as pessoas têm frequentemente demasiada esperança na quantidade de eletricidade que os seus novos sistemas solares podem produzir. Os painéis solares do tipo N podem atingir níveis de eficiência de até 25,7%, em comparação com 23,6% dos painéis do tipo P. Uma eficiência de conversão elevada pode aumentar a produção de eletricidade por unidade de área, reduzindo simultaneamente os custos de fabrico da produção de energia fotovoltaica.
(5) Em termos de efeito de baixa luminosidade, as baterias de tipo N têm uma melhor resposta espetral em condições de baixa luminosidade, um tempo de funcionamento efetivo mais longo e podem produzir eletricidade em períodos de baixa intensidade de irradiação, como de manhã e à noite, em dias nublados e chuvosos, com maior economia do que as baterias de tipo P.
(6) Em termos de custo, o preço das células solares baixou recentemente, custando as células do tipo P cerca de 0,081 euros/W e as células do tipo N cerca de 0,088 euros/W. As células solares do tipo P têm uma vantagem de preço em relação às células solares do tipo N. Isto deve-se ao facto de os painéis solares do tipo P existirem há muito mais tempo e de haver mais tecnologia de fabrico disponível para criar estes painéis solares do tipo P a um custo inferior ao dos painéis solares do tipo N.
(7) Quando se compara a vida útil global, os painéis solares do tipo n têm de facto uma vida útil mais longa do que os painéis solares do tipo p devido à sua construção. Os materiais das células solares de Si (silício) do tipo N têm um teor extremamente baixo de boro, e os efeitos de degradação induzidos pela luz causados pelos pares boro-oxigénio podem ser largamente ignorados. Consequentemente, as células solares de Si do tipo N têm um tempo de vida mais longo dos portadores minoritários do que as células solares de Si do tipo P. Estas vantagens fazem com que as células solares de Si de tipo N tenham um tempo de vida mais longo e uma maior eficiência.
(8) Embora a primeira célula solar inventada pela Bell Labs em 1954 fosse do tipo N, a estrutura do tipo P tornou-se mais dominante devido à procura de tecnologias solares no espaço. As células do tipo P provaram ser mais resistentes à radiação espacial e à degradação.
Criação de um módulo solar desde a matéria-prima até ao produto acabado. Imagem cortesia de PVInsights.com
Aplicações de células solares do tipo N e células solares do tipo P
Antes de 2016, a quota de mercado da tecnologia de células de alumínio back-site field (BSF) como a primeira geração de tecnologia de células fotovoltaicas era superior a 90%. A partir de 2016, as células PERC começaram a descolar e, em 19, já tinham eclipsado a tecnologia BSF para se tornarem a segunda geração da tecnologia de células fotovoltaicas convencional, com uma quota de mercado de até 65%.
As células PERC são uma tecnologia de células emissoras e de passivação da parte traseira que utiliza película de passivação para passivar a parte traseira, reforçando a reflexão interna da luz na base de silício, reduzindo a taxa de compostos da parte traseira e aumentando a eficiência da célula. Atualmente, a tecnologia das baterias PERC é mais madura e rentável, mas a eficiência da produção em massa atingiu 23,2%, aproximando-se gradualmente do limite teórico de eficiência de 24,5% ou mais, a eficiência do espaço estreito para a mobilidade ascendente e as baterias do tipo P devido ao fenómeno de atenuação da luz rico em oxigénio de boro não pode ser completamente resolvido, o fabricante será confrontado com o investimento da taxa de benefício marginal da taxa decrescente do efeito do desenvolvimento das baterias do tipo P é um espaço muito limitado.
De acordo com a Associação da Indústria Fotovoltaica da China, a nova linha de produção em 2022 ainda era dominada pelas linhas de produção de células PERC. No entanto, no segundo semestre do ano, uma parte da capacidade de produção de células do tipo N foi libertada, e a quota de mercado das células do tipo P foi reduzida para 87,5%, enquanto a quota de mercado das células do tipo N aumentou gradualmente para 9,1%. À medida que as vantagens das células de tipo N se tornaram mais amplamente reconhecidas, tornaram-se cada vez mais populares e foram utilizadas por mais pessoas. Por conseguinte, esperava-se que a aplicação das células do tipo N ultrapassasse a das células do tipo P num futuro próximo.
De acordo com o International Technology Roadmap for Photovoltaics (ITRPV), as células mono-c-Si do tipo P controlarão cerca de 30% do mercado até 2028, enquanto as células mono-c-Si do tipo N subirão para cerca de 28%, contra apenas 5% em 2017. Isso corresponde ao desejo da indústria por módulos adicionais de alta eficiência, portanto, os clientes solares podem esperar ver mais projetos do tipo N no mercado.
A quota de mercado dos designs de células solares do tipo p e do tipo n. Crédito: ITRPV
Painel solar tipo N ou tipo P, qual devemos escolher?
Ao selecionar os componentes para o seu novo sistema de energia solar, deve primeiro decidir se os painéis solares do tipo N ou do tipo P são adequados para si. Ao decidir entre painéis solares do tipo P e do tipo N, considere o seu orçamento, os requisitos energéticos e o espaço de instalação disponível.
No que respeita ao simples custo de instalação, os painéis solares do tipo N serão mais caros do que os do tipo P. No que diz respeito às necessidades energéticas, os painéis solares do tipo N serão capazes de produzir mais energia do que os painéis do tipo P devido ao seu maior nível de eficiência.
A quantidade de espaço disponível para instalar os painéis terá um impacto significativo no tipo que selecionar. Se não tiver muito espaço, mas tiver muitas necessidades energéticas, deve escolher o painel solar do tipo N, que terá um maior nível de eficiência.
Se tiver um espaço de instalação maior disponível e estiver mais preocupado com o preço, pode optar por painéis solares do tipo N, que são ligeiramente menos eficientes mas mais económicos para o proprietário comum.
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Referência:
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Pickerel, K. (2018, December 20). The difference between n-type and p-type solar cells. Solar Power World. https://www.solarpowerworldonline.com/2018/07/the-difference-between-n-type-and-p-type-solar-cells/
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