Las células fotovoltaicas (FV) suelen estar fabricadas con materiales semiconductores como el silicio y cuentan con electrodos positivos y negativos. Al exponerse a la luz solar, se produce el efecto fotovoltaico, que convierte instantáneamente la energía luminosa en energía eléctrica en forma de corriente continua (CC). Esta electricidad puede almacenarse en baterías o convertirse en corriente alterna (CA) mediante un inversor para satisfacer diversas necesidades energéticas. Las células FV se suelen conectar en serie o en paralelo para formar módulos, que luego se ensamblan en conjuntos para obtener una mayor producción de energía.
1. Celdas de campo de superficie posterior (BSF) de aluminio
Estructura y Principio
Las células BSF son un tipo común de célula solar que utiliza un recubrimiento de aluminio como electrodo posterior. Esto genera un campo eléctrico en la parte posterior que impulsa los electrones hacia dicho electrodo, mejorando así la eficiencia de conversión de energía. El proceso de producción consiste en dopar la superficie de silicio con fósforo para crear una región de tipo N, aplicar una película o recubrimiento para formar una región de tipo P en la parte frontal y formar una unión pn. Finalmente, se añaden rejillas metálicas para recolectar la corriente.
Historia del desarrollo
Propuestas por primera vez en 1973, las células BSF fueron la primera estructura de célula de silicio cristalino comercializada. Para 2016, representaban más del 90% de la cuota de mercado.
Ventajas
Las células BSF destacan por su sencillez, rentabilidad y tecnología consolidada.
2. Células PERC
Origen del nombre
PERC significa Emisor Pasivado y Celda Trasera.
Proceso y rendimiento
Partiendo de las celdas BSF tradicionales, la tecnología PERC añade dos pasos clave: pasivación de la superficie posterior y apertura láser, lo que aumenta significativamente la eficiencia. El proceso de fabricación incluye limpieza y texturización de la oblea, difusión para crear uniones pn, dopaje láser para emisores selectivos, pasivación posterior, perforación láser, serigrafía, sinterización y pruebas.
Ventajas
Las células PERC se caracterizan por una estructura sencilla, un proceso de fabricación corto y un alto grado de madurez de sus equipos.
3. Células de heterounión (HJT)
Estructura
Las células HJT son células solares híbridas que combinan sustratos de silicio cristalino y películas de silicio amorfo. Incorporan capas intrínsecas de silicio amorfo en la interfaz de la heterounión para pasivar las superficies frontal y posterior. La estructura simétrica incluye un sustrato de silicio cristalino de tipo N, una capa de silicio amorfo Pi en la cara expuesta a la luz, una capa de silicio amorfo iN en la parte posterior y electrodos y barras colectoras transparentes en ambos lados. Se trata de células bifaciales.
Ventajas
Las células HJT presentan una alta eficiencia, baja degradación, un bajo coeficiente de temperatura, alta bifacialidad, procesos simplificados y son adecuadas para obleas más delgadas.
4. Celdas TOPCon
Principio técnico
Las celdas TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) se basan en el principio de portadores selectivos. Cuentan con una capa ultrafina de óxido de silicio y una capa de silicio dopado en la parte posterior, formando una estructura de contacto pasivado. Esto reduce la recombinación de contactos superficiales y metálicos, lo que genera un potencial significativo para mejorar la eficiencia en las celdas N-PERT.
Características del proceso
Las celdas TOPCon utilizan sustratos de silicio tipo N y requieren modificaciones mínimas en las líneas de producción de tipo P existentes, como la adición de equipos de difusión de boro y deposición de película delgada. Eliminan la necesidad de aberturas y alineación traseras, lo que simplifica la fabricación y mejora la compatibilidad con los procesos de celdas PERC y N-PERT.
Ventajas
Las células TOPCon presentan baja degradación, alta bifacialidad y un bajo coeficiente de temperatura, lo que se traduce en un excelente rendimiento en centrales de energía solar.
5. Células IBC
Estructura y Principio
Las celdas de contacto posterior interdigitado (IBC) reubican todas las líneas de la rejilla de electrodos frontales en la parte posterior, organizando las uniones pn y los contactos metálicos en un patrón interdigitado. Esto reduce el sombreado y aumenta la absorción de luz. Al no tener contactos metálicos frontales, las celdas IBC proporcionan una mayor área activa para la conversión de fotones.
Integración de tecnología
Las células IBC pueden integrarse con otras tecnologías como PERC, TOPCon, HJT y perovskita, formando células híbridas avanzadas como "TBC" (TOPCon-IBC) y "HBC" (HJT-IBC).
Potencial de aplicación
Gracias a su diseño estéticamente atractivo, las células IBC son muy adecuadas para la integración fotovoltaica en edificios (BIPV) y presentan excelentes perspectivas comerciales.
Conclusión
Cada tipo de célula fotovoltaica ofrece ventajas únicas y desempeña un papel fundamental en el avance de las tecnologías de energía solar. Gracias a la innovación continua, estas tecnologías impulsan el crecimiento y la transformación de la industria fotovoltaica.
