En los últimos meses se ha hablado mucho sobre los beneficios de que los fabricantes de módulos solares pasen de la tecnología de células de tipo P a la de células de tipo N. Y recibimos muchas preguntas de instaladores sobre cómo se ajusta la tecnología de heterounión (HJT) en este panorama.
Aquí hay una respuesta rápida a esa pregunta, centrándonos en tres factores clave: tecnología, fabricación y rendimiento.
Tecnología
Tanto los paneles HJT como los de tipo N se basan en un sistema de tres capas llamado wafer. Este sistema de obleas está diseñado para capturar más luz a medida que el sol pasa a través de cada capa, en comparación con las células solares tradicionales que permiten que parte de la luz pase completamente a través de la célula. Esta configuración innovadora garantiza una absorción eficiente de la luz, lo que se traduce en una mayor producción de energía.
Lo que distingue a HJT es su uso de una película delgada en estas tres capas, lo que mejora aún más la absorción de luz y logra una eficiencia notable de hasta el 24%.
Fabricación
Es relativamente fácil convertir las líneas de producción de células tradicionales de tipo P para fabricar células estándar de tipo N, pero la fabricación de células HJT es un proceso muy diferente que requiere una inversión sustancial en nuevos equipos y procesos de fabricación.
Algunos fabricantes, como REC, han dado el salto e invertido en esta nueva tecnología. Un proceso de fabricación simplificado de seis pasos (en comparación con los catorce pasos tradicionales con el proceso de tipo N) ha reducido gradualmente el costo de los paneles HJT, lo que los hace cada vez más competitivos. Este proceso de fabricación más corto y eficiente ha logrado considerables ahorros de energía y costos en la producción de paneles HJT, lo que proporciona importantes beneficios ambientales.
Rendimiento
Las características sobresalientes de los paneles HJT son su alta eficiencia y bajo coeficiente de temperatura, posibles gracias a las capas adicionales de película delgada. Los paneles HJT han recibido reconocimiento por alcanzar la mayor eficiencia de conversión de luz solar en cualquier tecnología de células, con un impresionante 23% de eficiencia.
Ahora es posible adquirir el panel HJT líder de REC, el Alpha Pure-R, a un precio comparable a opciones de gama media e incluso más bajo que algunos paneles de tipo N.
REC acaba de presentar una extensa tutorial dedicada al dominio de la Tecnología de Heterounión, que amplía los conocimientos clave mencionados anteriormente y profundiza aún más en los detalles técnicos.
Dentro de este recurso, REC elabora sobre la garantía notable de sus productos Alpha HJT de un 92% de potencia de salida a los 25 años, superando a los competidores con una degradación impresionantemente baja. Además, presentan su revolucionaria serie REC Alpha Pure-R, estableciendo un nuevo referente mundial para instalaciones de paneles solares residenciales, logrado a través del uso de células G12 HJT de vanguardia.
Los paneles solares REC 420W Alpha Pure-R con tecnología HJT están llegando pronto, proporcionando aún más potencia.
¿Cuál es la eficiencia de una célula solar de heterounión?
La industria de la energía fotovoltaica siempre está investigando procesos de fabricación innovadores, nuevos materiales, diseños de células y módulos solares para maximizar el rendimiento del dispositivo y reducir el costo final de la energía. Una de las últimas tecnologías que están llegando al mercado de paneles solares para consumidores son las células solares de heterounión. Cada vez más fabricantes líderes están empezando a utilizar esta tecnología en sus productos.
Las células solares de heterounión combinan dos tecnologías diferentes en una sola célula: una célula de silicio cristalino enmarcada entre dos capas de silicio amorfo película delgada. Esto permite aumentar la eficiencia de los paneles y capturar más energía fácilmente en comparación con los paneles solares de silicio convencionales. El tipo más común de paneles solares está hecho con silicio cristalino, ya sea monocristalino o policristalino. El silicio amorfo es un silicio de película delgada que no tiene una estructura cristalina regular. En cambio, los átomos de silicio están ordenados al azar. Como resultado, la fabricación de este tipo de células solares es menos costosa.
Este menor costo y la flexibilidad en el tipo de materiales sobre los que se puede depositar el silicio amorfo son dos ventajas importantes. Con las células solares de heterounión, una oblea de silicio cristalino convencional tiene silicio amorfo depositado en sus superficies frontal y posterior. Esto resulta en varias capas de energía solar de película delgada que absorben fotones adicionales que de otro modo no serían capturados por la oblea de silicio cristalino central. El concepto de producción de HJT fue desarrollado por SANYO Electric en la década de 1980 (SANYO fue adquirida por Panasonic en 2009). SANYO fue la primera empresa en producir comercialmente células solares hechas de silicio amorfo. La tecnología solar de heterounión aprovecha esto construyendo un panel solar con tres capas diferentes de material fotovoltaico.
La capa superior e inferior están compuestas por células solares de silicio amorfo de película delgada, mientras que la capa intermedia es una célula solar cristalina. El silicio de película delgada en la parte superior captura parte de la luz solar antes de que llegue a la capa cristalina, y también atrapa parte de la luz solar que se refleja en las capas inferiores. Es muy delgado, por lo que gran parte de la luz solar pasa directamente a través de él, y la luz solar que atraviesa la capa intermedia, es decir, la capa cristalina, es absorbida por la capa delgada de silicio amorfo que se encuentra debajo. Al construir un panel con un sándwich de tres capas fotovoltaicas diferentes, un panel solar de heterounión puede alcanzar eficiencias del 21% o más. Esto es comparable a los paneles que utilizan diferentes tecnologías para lograr un alto rendimiento. La figura a continuación representa una célula solar de HJT típica.
Como se muestra en la figura anterior, es una célula HJT típica con una célula cristalina de tipo n en el medio, enmarcada por silicio amorfo en la parte delantera y trasera.
Ventajas de la Tecnología de Heterounión
Las principales ventajas de las células solares de heterounión en comparación con las células solares cristalinas estándar son:
- Proporcionan una mayor eficiencia en comparación con las células solares cristalinas estándar. Ya existen células HJT que han logrado eficiencias superiores al 25% a nivel de laboratorio.
- Tienen coeficientes de temperatura bajos, es decir, pueden funcionar mejor a temperaturas de funcionamiento más altas. Obtener un coeficiente de temperatura bajo es un factor crucial para el éxito de un tipo de módulo. Los coeficientes de temperatura cercanos al -0,3% significan que las células HJT sufren menos pérdida de rendimiento a lo largo de sus ciclos.
- Ya son bifaciales, ya que tanto la parte superior como la inferior consisten en células solares amorfas.
La eficiencia de los paneles de heterounión actualmente en el mercado oscila entre el 19,9% y el 21,8%. La figura a continuación indica las diferentes tecnologías de células disponibles en el mercado. BSF se refiere al campo de la superficie posterior, que tiene una región altamente dopada en la superficie trasera de las células solares. En la actualidad, ha habido un cambio de BSF a células solares cristalinas PERC para mejorar la eficiencia. Las casillas grises en la figura representan la participación de las células solares SHJ. El International Technology Roadmap for Photovoltaic predice que para 2029, la participación de mercado de los paneles SHJ aumentará en más del 20%.
Se ha predicho que a fines de esta década, las células HJT de tamaño pequeño podrían alcanzar hasta un 28% en el laboratorio, lo cual está bastante cerca de la eficiencia teórica de las células solares. (Límite absoluto fundamental de Shockley-Queisser del 30%: el límite teórico absoluto para las células solares cristalinas). Esta tecnología ahora es mucho más madura y puede competir con las células solares PERC disponibles en el mercado, especialmente en términos de costo y en entornos calurosos/húmedos. Se estima que el crecimiento del mercado para la tecnología HJT será mucho más rápido que para los tipos de células tradicionales, y las células solares HJT se instalarán fácilmente en techos, gracias a su mayor eficiencia celular. Debido a que ya son bifaciales, también se pueden instalar en parques solares de megavatios. La tecnología HJT es atractiva y esta tecnología ya puede ser mejor que las tecnologías TOPCON, PERT y PERC en términos de eficiencia.