“Nuestro estudio proporciona a los fabricantes de módulos un diagnóstico rápido y de bajo costo para detectar problemas de fiabilidad asociados a la soldadura desde una fase temprana en la producción”, señaló el autor principal, Bram Hoex, a pv magazine. “Además, ayuda a reducir reclamaciones de garantía y pérdidas de rendimiento derivadas de la corrosión inducida por humedad”.
Los fundentes de soldadura eliminan óxidos de las cintas y barras colectoras durante el ensamblaje de los módulos. El estudio se centró en los llamados fundentes “no limpios”, que no requieren limpieza tras la soldadura y simplifican el proceso de fabricación, eliminando óxidos y creando uniones metalúrgicas fuertes, con residuos mínimos y no conductivos.
Para la prueba se utilizaron dos fundentes comerciales, denominados Fundente A (basado en ácido carboxílico) y Fundente B (basado en ácido L-málico), así como tres células TOPCon comerciales fabricadas por el proceso de optimización de contacto mejorado por láser (LECO) en 2019, 2022 y 2023.
“Las tres células TOPCon tipo n presentan un diseño estructural similar: la cara frontal tiene un emisor dopado con boro (p+) cubierto por óxido de aluminio (Al₂O₃) y nitruro de silicio hidrogenado (SiNx), junto a una rejilla de plata en forma de H aplicada por serigrafía”, explicaron los investigadores, sin revelar la identidad de los fabricantes. “La cara trasera incluye dióxido de silicio (SiO₂), polisilicio dopado con fósforo (n+), SiNx y una rejilla de plata en forma de H similar”.
Las células se dividieron en distintos grupos: G1) exposición a Fundente A en la parte frontal; G2) Fundente B en la parte frontal; G3) Fundente A en la parte trasera; G4) Fundente B en la parte trasera; y G5) grupo de control sin exposición a fundente. Los fundentes se aplicaron por pulverización y el secado se realizó en una placa caliente a 85 °C durante hasta 10 minutos.
“Nuestro análisis demostró que los residuos dejados por los fundentes de soldadura ‘no limpios’ pueden causar una corrosión severa de los contactos de plata-aluminio (Ag-Al) en la parte frontal de células TOPCon durante la exposición a DH, lo que aumenta la resistencia serie y reduce la eficiencia”, señaló Hoex. “El Fundente A, con halógenos, resulta significativamente más corrosivo que el Fundente B, aunque ambos provocan una degradación notable”.
El equipo también observó que la degradación está prácticamente ausente en la plata de la parte trasera, más estable químicamente, y que estructuras de metalización más densas y un menor contenido de aluminio mejoran la resistencia a la corrosión.
Como posibles soluciones, los especialistas proponen pruebas de DH sin encapsulado a nivel de célula para identificar rápidamente riesgos antes del ensamblaje del módulo, así como la selección de fundentes con bajo contenido en halógenos y acidez optimizada para reducir el potencial corrosivo. También recomiendan optimizar la composición y estructura de la pasta de metalización para limitar la infiltración del fundente.
Las conclusiones de la investigación se encuentran en el estudio “Assessing the impact of solder flux-induced corrosion on TOPCon solar cells solar energy materials and solar cells” (Evaluación del impacto de la corrosión inducida por el flujo de soldadura en las células solares TOPCon, materiales de energía solar y células solares), publicado en Solar Energy Materials and Solar Cells.
En febrero, investigadores de la UNSW y del fabricante chino-canadiense Canadian Solar estudiaron el efecto del fundente de soldadura en células TOPCon y de heterounión (HJT), y confirmaron que la selección de este material es clave para evitar fallos potenciales en los módulos. Identificaron que en las células HJT las pérdidas de potencia se debían a orificios en la capa de metalización, que facilitaban la penetración del fundente y provocaban reacciones químicas degradantes. Además, hallaron que la capa de ITO en las células HJT es especialmente vulnerable a daños por el fundente de soldadura.
Posteriormente, científicos del Instituto Coreano de Tecnología Electrónica (KETI) evaluaron cómo fundentes comerciales pueden corroer electrodos de óxido de indio y estaño (ITO) en células HJT y encontraron un riesgo considerable de degradación temprana durante el proceso de interconexión de las células.
Investigaciones previas de la UNSW ya habían mostrado el impacto de la degradación inducida por UV en células TOPCon, mecanismos de degradación de módulos solares TOPCon encapsulados con acetato de etilvinilo (EVA) bajo condiciones aceleradas de calor húmedo, así como la vulnerabilidad de las células TOPCon a la corrosión por contacto y a tres tipos de fallos nunca detectados en módulos PERC.
Además, los científicos de la UNSW investigaron la degradación inducida por sodio en células TOPCon bajo calor húmedo y el papel de los “contaminantes ocultos” en la degradación tanto de dispositivos TOPCon como de heterounión.
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