En el campo de la tecnología fotovoltaica, en constante evolución, la heterounión (HJT) y el contacto pasivado con óxido de túnel (TOPCon) han sido los pilares de la industria. Sin embargo, con la introducción de los materiales de perovskita, la combinación de HJT con perovskita está ganando relevancia por sus ventajas únicas, convirtiéndose en un tema de gran interés en la industria solar. Este artículo explora los beneficios de la combinación de HJT con perovskita frente a TOPCon y cómo esta combinación está transformando el futuro de la tecnología fotovoltaica.
1. Introducción a la tecnología HJT
La tecnología HJT se caracteriza por su alta eficiencia de conversión fotoeléctrica y su excelente rendimiento en condiciones de baja luminosidad. Forma una heterounión mediante la superposición de una película delgada de silicio amorfo sobre un sustrato de silicio cristalino, lo que reduce la recombinación superficial y mejora el voltaje de circuito abierto y la corriente de cortocircuito de la celda.
2. Desafíos de la tecnología TOPCon
TOPCon logra la pasivación de la superficie mediante la aplicación de una capa de óxido y una capa de silicio policristalino a la superficie de la celda, reduciendo así las pérdidas por recombinación. Sin embargo, lograr una mayor eficiencia con TOPCon presenta desafíos, como procesos complejos, gestión de costos y la dificultad de obtener mejoras adicionales en la eficiencia.
3. El papel de los materiales de perovskita
Los materiales de perovskita son ideales para aumentar la eficiencia de las células solares debido a su alto coeficiente de absorción, su banda prohibida ajustable y su procesabilidad en solución. Al combinar la perovskita con la tecnología HJT, es posible aprovechar la alta eficiencia de HJT y mejorarla aún más mediante las propiedades de absorción de amplio espectro de la perovskita.
4. Ventajas de la combinación de HJT con perovskita
a. Eficiencia de conversión fotoeléctrica superior:La adición de perovskita amplía significativamente la respuesta espectral de las células HJT, aumentando la cantidad de portadores fotogenerados. Las células HJT, con un límite de eficiencia teórica del 27,5 %, ya superan a las tecnologías fotovoltaicas tradicionales. La estructura de heterounión, que alterna capas de silicio amorfo y cristalino, maximiza la absorción de luz, mejorando la eficiencia de conversión de energía.
b. Mayor estabilidad:Las células HJT no solo ofrecen mayor eficiencia, sino también una estabilidad superior. La estructura en tándem HJT-perovskita mantiene una mayor eficiencia durante un funcionamiento prolongado, a diferencia de la perovskita TOPCon, que, a pesar de sus menores costes de producción, tiene dificultades para igualar la eficiencia de la HJT.
c. Proceso de fabricación simplificado:La naturaleza procesable en solución de los materiales de perovskita reduce los costos de fabricación, lo cual es fundamental para disminuir el costo nivelado de la electricidad (LCOE). Las celdas HJT también presentan una ventaja de fabricación, ya que utilizan deposición química en fase vapor (CVD) a baja temperatura para depositar las capas de silicio amorfo, seguidas de óxido conductor transparente (TCO) y capas de silicio amorfo de tipo p o n. Este proceso simplificado reduce los costos y mejora las tasas de rendimiento en comparación con el proceso de recocido a alta temperatura de TOPCon, que incrementa los costos de producción y la variabilidad de la calidad.
d. Producción respetuosa con el medio ambiente:Los materiales de perovskita ofrecen un proceso de fabricación más respetuoso con el medio ambiente, ya que no utilizan elementos tóxicos ni escasos. A diferencia de algunos materiales fotovoltaicos que requieren elementos peligrosos como el plomo o el cadmio, las perovskitas están libres de estas toxinas, lo que reduce los riesgos ambientales y para la salud. Además, las perovskitas no dependen de elementos escasos, cuya extracción puede dañar el medio ambiente. Su producción consume menos energía, lo que se traduce en menores emisiones de carbono.
En conclusión, la combinación de HJT y perovskita representa una dirección prometedora para los futuros avances fotovoltaicos, ya que sus ventajas en eficiencia, estabilidad, rentabilidad y sostenibilidad ambiental superan a las de TOPCon en muchos aspectos.
