En el post anterior describí las células solares PERC, hegemónicas en los paneles más eficientes en la actualidad. En este texto describo algunas de las tecnologías alternativas más eficientes que ya son comerciales.
Células solares TOPcon
Cabe recordar que la idea de esta estructura se debe al instituto de investigación Fraunhofer ISE. Una célula TOPcon (Tunnel Oxide Passivated contact, contacto trasero pasivado con capa túnel) es una célula PERC con una estructura de pasivación de la superficie trasera de la célula más elaborada que en estas últimas.
La parte superior de una célula TOPcon es similar a la PERC: una capa anti reflectante depositada sobre una superficie de silicio texturizada. La novedad está en el contacto trasero. Normalmente, una célula solar PERC se puede “convertir” en una célula solar TOPcon, con una capa muy fina adicional de SiO2 (1-3 nm) y una capa de silicio policristalino (poli-Si) dopada fuertemente n, ambas situadas en ese contacto, tal y como muestra la figura anterior.
La capa ultrafina de SiO2 actúa como capa de pasivación superficial entre la superficie posterior de Si y el contacto posterior, que ahora es la capa de poli-Si. Además, el SiO2 también debe ser lo suficientemente delgado como para que la corriente generada en el silicio pueda atravesarla mediante efecto túnel, un proceso de naturaleza cuántica, sin equivalente en el mundo ordinario, que no describiré aquí.
En la siguiente imagen se muestra un corte transversal de una célula TOPcon, con el detalle de las capas que componen la zona frontal (similar al de una célula PERC) y trasera:
Células solares HJT
En primer lugar, la célula solar de heterounión de silicio (HJT, Hetero Junction Technology) consta de una oblea de silicio cristalino (tipo n) sobre el que se depositan dos capas muy delgadas de silicio amorfo (a-Si:H) en ambas caras. Ello confiere a la célula una naturaleza bifacial. La zona monocristalina del dispositivo se encarga de absorber la radiación (al igual que en las células PERC y TOPcon) y las capas de silicio amorfo pasivan muy eficazmente ambas superficies del silicio cristalino. Se mejora así la eficiencia del dispositivo.
En las células HJT, el silicio es más delgado que en las otras tecnologías (~120 μm frente a ~150‒180 μm). Estas células tienen un coeficiente de temperatura más bajo (casi la mitad de las células PERC). Todos estos factores unidos hacen que los módulos basados en células HJT tengan un índice de degradación a lo largo de su vida útil bastante reducido. Después de las células IBC (que analizaré en el siguiente post de este blog), las células HJT son las más eficientes del momento.
El concepto de célula HJT fue desarrollado por Sanyo Electric Co. en la década de 1980 (Sanyo fue adquirida por Panasonic en 2009). Sanyo fue la primera empresa en producir comercialmente células solares de silicio amorfo (a-Si). Esta tecnología, muy común en las calculadoras de bolsillo de aquellos años, tiene una baja eficiencia de conversión (la mayor eficiencia registrada para a-Si es del 13,6 %). Así que Sanyo decidió utilizar su experiencia con este tipo de células para incorporarlas en silicio cristalino (c-Si). El componente c-Si aportaba una mayor estabilidad de la eficiencia, mientras que la parte a-Si permite una correcta pasivación de la superficie del c-Si, como ya se ha dicho.
Sanyo comercializó sus módulos HJT bajo la denominación HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer, heterounión con una capa delgada de material intrínseco. Hace referencia a las capas de pasivación superior e inferior mostradas en la imagen anterior). Esta denominación sigue siendo utilizada por Panasonic hoy en día. Los primeros módulos HIT, lanzados en 1997, tenían una eficiencia del 14,4 % y producían 170 W. Este tipo de células tuvieron el récord mundial de eficiencia durante varios años.
En el próximo post veremos las peculiaridades de las células más eficientes y complejas: las IBC (Interdigitated Back Contact, células de contacto trasero interdigitado).
