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Solar

¿Cómo afecta a la producción la tecnología de los módulos fotovoltaicos?

13/07/2023 / Por Gerhard Meyer
Los fabricantes de módulos buscan siempre el incremento en la producción. Para ello invierten muchísimas horas y recursos en pro de perfeccionar la tecnología de sus soluciones para una mayor producción, pero, ¿realmente las distintas tecnologías tienen un impacto real en la producción?
Tecnología de los módulos fotovoltaicos

Tecnologías de células: hoy tecnología punta, mañana obsoleto

Hoy por hoy, la industria fotovoltaica es uno de los sectores industriales más dinámicos del mundo. Desde su primera aparición en el mundo industrial, durante los años 50 del siglo pasado, la fotovoltaica sufrió un parón durante décadas, hasta que alrededor del año 2000 se le dio un primer empujón importante.

El sector fotovoltaico, en comparación con otros sectores industriales, es relativamente joven y a pesar de eso, se le ha asignado una misión increíblemente importante, la de ser uno de los pilares fundamentales en el suministro de electricidad a través de proyectos fotovoltaicos tanto a nivel industrial como a nivel residencial.

El módulo fotovoltaico y su corazón, la célula, son los generadores de electricidad y constituyen uno de los componentes centrales de cada planta fotovoltaica. Los fabricantes de paneles solares están constantemente introduciendo nuevas tecnologías en el mercado buscando alcanzar dos objetivos: aumentar el rendimiento y la seguridad y reducir los costes de producción. Parece la cuadratura del círculo, pero a lo largo de los últimos años nos han mostrado que es posible.

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De células Al-BSF hacía PERC

Cada poco tiempo aparecen nuevas tecnologías, para dejar paso en relativamente poco tiempo a una nueva. Durante unos años, las células tenían una arquitectura Al-BSF (aluminium back surface field), significando que la parte trasera consistía de una lámina de aluminio, como vemos en la figura siguiente: 

Célula Al-BSF
Célula Al-BSF

 

Posteriormente, se empezó a desarrollar una célula más eficiente y con menos gasto de aluminio: la célula PERC (passivated emitter rear contact), como vemos en la siguiente imagen:

 significa miles, hasta millones de euros en rendimiento.
significa miles, hasta millones de euros en rendimiento.

 

Podemos ver como el BSF (superficie trasera de aluminio) fue reducida y se introdujo una capa dieléctrica de pasivación, lo que dio nombre a la célula. Ventajas: los fabricantes pudieron introducir la nueva tecnología sin grandes cambios en sus líneas de producción, reduciendo el uso de aluminio y aumentando la eficiencia desde un 17% hasta más del 20%. Era un hito importante también para los productores de energía, sobre todo si tenemos en cuenta que cada aumento del 1% en la producción representa una inversión de miles, o incluso de millones de euros.

Del PERC Tipo P al PERC Tipo N

Para seguir aumentando la eficiencia, las instituciones científicas y los fabricantes de módulos fotovoltaicos desarrollaron la célula PERC, partiendo de las Tipo P y virando poco a poco hacía las Tipo N. La arquitectura básica de la célula PERC seguía igual, únicamente se sustituyó un ingrediente, el fósforo (p) por el boro (n). Con este pequeño cambio se aumentó la eficiencia en otros puntos decimales, y de nuevo un salto en rendimiento, que requería muy pocos ajustes en las líneas de fabricación.

En el siguiente gráfico vemos la arquitectura de una célula PERC Tipo N comparada con la del Tipo P:

Célula PERC tipo p (arriba), tipo n (abajo)

Nuevamente, un cambio tecnológico que pudieron incorporar los fabricantes sin grandes problemas en estructuras existentes.

Del PERC a TOPCon

Actualmente, estamos presenciando la transición de PERC, Tipo P, hacía células Tipo N, pero tecnología TOPCon. El cambio hacía el TOPCon es relativamente pequeño, como muestra la siguiente imagen:

Célula PERT (variante de PERC) y célula TOPCon
Célula PERT (variante de PERC) y célula TOPCon

 

Como vemos, la arquitectura básica de la célula PERC sigue intacta, únicamente se añade una fina capa de dióxido de silicio (SiO2) a la capa TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact).

Este avance aportó otro aumento en la eficiencia y de nuevo la posibilidad de incorporar un nuevo avance tecnológico de forma relativamente fácil. Las eficiencias de estos módulos fotovoltaicos están alrededor del 22%.

Los fabricantes de paneles solares más innovadores, como LONGi con su nueva seria HIMO 7, JA Solar con la serie Deep Blue 4.0 o TRINA con su serie Vertex, presentaron sus módulos TOPCon Tipo en la última edición de la Feria Intersolar, y estarán disponibles en la tienda de Amara Nzero dentro de poco.

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Conclusiones: de TOPCon a....

Según reza la hoja de ruta del sector y el informe ITPV 2023, los módulos fotovoltaicos con células TOPCon Tipo N dominarán el mercado a partir de 2025, dejando atrás a las células PERC. Por otro lado, las células Al-BSF están condenadas a la extinción desde este mismo 2023...

Pero, ¿significa eso que con las células TOPCon Tipo N hemos terminado ya con la evolución fotovoltaica? La respuesta es un rotundo NO. 

En Eternalsun Spire, por ejemplo, estamos preparando nuestros equipos de medición para la siguiente generación de paneles fotovoltaicos: módulos de células perovskita. Si bien es cierto que esta tecnología aun genera muchas preguntas y dudas, algunos fabricantes ven su introducción masiva en el mercado a lo largo del 2024.

Y es que, hasta hace relativamente poco tiempo se decía que superar una eficiencia del 30% era físicamente imposible y hoy por hoy parece evidente que no es así (31,25% eficiencia célula perovskita - PV Magazine). El sector fotovoltaico sigue y nos mantiene en constante movimiento con sus innovaciones y sus récords...

En el siguiente artículo hablaremos sobre la arquitectura de los módulos fotovoltaicos, como el multi-busbar, los módulos bifaciales, contactos traseros, células cortadas, shingled y otras tendencias actuales de cómo conectar y terminar las células descritas en este artículo.

Después de leer este artículo y conocer las distintas tecnologías de los módulos fotovoltaicos ¿estas listo para escoger tus placas solares?

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