TOPCon Tipo N-la siguiente generación de celdas solares Parte(I)

Las nuevas tecnologías, especialmente aquellas tan prioritarias para la industria energética a nivel mundial como lo es la fotovoltaica, crecen y mejoran constantemente. Hace 10 años, se identificaban 3 tipos de celdas de silicio: monocristalinas, policristalinas y de capa fina. Hoy en día, clasificar de ese modo a las celdas de silicio será menospreciar toda la gama de productos ya disponibles tanto a nivel laboratorio como a nivel comercial.

Un par de años atrás, comenzó la comercialización a gran escala comercial de los módulos tipo PERC (Passivated Emitter and Rear Contact). El éxito de esta tecnología radicó en su relativa simplicidad y sus enormes resultados: primero, era totalmente compatible con las celdas existentes, como la monocristalina, ya que modificaba la arquitectura interna de la celda sin alterar su funcionalidad y aplicación básicas; segundo, la tecnología PERC tiene efectos que contrarrestan algunos de los contras de la celda monocristalina original, como el sobrecalentamiento superficial que puede disminuir la generación total del módulo; y tercero, incremente la eficiencia de la celda sin incrementar significativamente el costo del producto final.

Todo esto deriva en un módulo fotovoltaico de alta aceptación en el mercado, a diferencia de otras tecnologías como la celda IBC o la celda HIT que, si bien son celdas de alta eficiencia y muy recomendables para algunos proyectos, quizás no tienen el atractivo económico y técnico para el usuario regular.

A grandes rasgos, la capa PERC propicia el flujo direccionado de electrones dentro de la celda. Sin embargo, debido a la pronunciada estructura lateral de la celda, sólo cierta parte del cristal de silicio completo puede ser aprovechada de forma óptima para la generación de electricidad. Aquí es donde entra la tecnología TOPCon.

1. Estructura de la célula solar TOPCon

La célula solar TOPCON (también conocida como contacto pasivado) se promociona como la próxima generación de tecnología de células solares después de PERC. Esta novedosa arquitectura fue presentada por investigadores del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar en Alemania en 2013.

TOPCON es el acrónimo de “Tunnel Oxide Passivated Contact”. La Figura 1 muestra esta arquitectura de celda en comparación con una celda solar n-PERT.

Figura 1. n-PERT en comparación con arquitecturas de células solares TOPCON tipo N
Figura 1. n-PERT en comparación con arquitecturas de células solares TOPCON tipo N

Desde el frente, no hay una diferencia esencial entre las células solares TOPCon y las células solares de tipo N convencionales o las células solares N-PERT. La tecnología central de la célula solar TOPCon es el contacto de pasivación posterior. La parte posterior de la célula solar está compuesta por una capa de película de óxido de silicio ultradelgada (1 ~ 2 nm) y una capa de silicio microcristalino dopado con fósforo y una película mixta de silicio amorfo. El rendimiento de pasivación se activa mediante un proceso de recocido, y la cristalinidad de la película de Si cambia durante el proceso de recocido, pasando de una fase mixta microcristalina y amorfa a una policristalina.

Recocido a una temperatura de 850 ° C, después del recocido, las células solares tienen un iVoc> 710 mV, J0 a 9-13 fA / cm2, mostrando el excelente rendimiento de pasivación, y la eficiencia de la célula solar supera el 23%. El actual récord mundial (25,8%) de células solares TopCon tipo N lo tiene el Instituto Fraunhofer-ISE.

 La celda TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact), sustituye la capa PERC/PERT con dos recubrimientos diferentes:

  1. Túnel ultrafino de Óxido de silicio: cumple con las funciones de capa pasivadora dieléctrica entre la superficie trasera del cristal de silicio y el contacto trasero de la celda. Debe ser lo suficientemente delgada para promover la corriente a través del túnel a nivel cuántico.
  2. Capa fina de silicio tipo P con alto dopaje: funciona como una capa de alta conductividad y promueve el flujo unidimensional de le energía.

Continuará la próxima semana……

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.